LG에너지솔루션과 KAIST 공동 연구팀이 차세대 배터리로 주목받는 리튬메탈 배터리 충전 속도를 혁신적으로 단축할 수 있는 기술을 개발했다.
LG에너지솔루션과 KAIST가 설립한 FRL(Frontier Research Laboratory) 연구팀은 1회 충전에 800㎞ 이상 주행, 누적 주행거리 30만㎞ 이상 수명을 확보하면서 충전 시간을 12분까지 단축할 수 있는 리튬메탈 배터리 연구 결과를 '네이처 에너지'에 게재했다고 4일 밝혔다.
리튬메탈 배터리는 리튬이온 배터리의 흑연 음극을 리튬메탈로 대체한 배터리다. 음극재 무게와 부피를 크게 줄일 수 있어 에너지 밀도와 주행거리를 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
하지만 수명과 안정성 확보를 어렵게 만드는 '덴드라이트' 문제를 해결해야 하는 기술적 어려움이 존재했다. 덴드라이트는 충·방전 반복 과정에서 리튬이 나뭇가지처럼 자라는 현상을 말한다. 특히 덴드라이트 현상은 급속 충전 시 더욱 심각하게 발생해 배터리 내부 단락을 유발할 수 있다.
연구팀은 급속 충전 시 덴드라이트 형성의 근본 원인이 리튬메탈 표면에서 생기는 불균일한 계면 응집반응 때문임을 규명하고, 이 문제를 해결할 수 있는 응집 억제형 신규 액체 전해액을 세계 최초로 개발했다.
이 기술을 활용하면 높은 에너지밀도를 유지하면서도 기존 리튬메탈 배터리 한계로 지적되던 느린 충전 속도 문제를 극복할 수 있어 리튬메탈 배터리 상용화 시기를 앞당길 수 있을 것으로 연구팀은 기대하고 있다.
김제영 LG에너지솔루션 최고기술책임자(CTO) 전무는 “산학 협력을 강화해 기술 난제를 해결하고 차세대 배터리 분야에서도 성과를 창출하겠다”고 말했다.
정현정 기자 iam@etnews.com
