LG엔솔, 전고체전지 충전속도 '10배' 높이는 기술 개발

셜리 멍 교수 전고체전지 핵심 논문 발표

LG에너지솔루션 이 세계적인 석학과 함께 전고체 전지의 충전 속도를 10배 정도 높이는 기술을 개발했다.

LG에너지솔루션은 전고체 전지 연구 분야의 세계적 석학인 시카고대학교 셜리 멍 교수와 함께 연구한 '금속의 결정 성장 방향이 배터리 충전 속도 및 안전성에 미치는 영향'에 대한 논문이 에너지 분야의 저명한 국제 학술지 '줄(Joule)'에 게재됐다고 11일(한국시간) 밝혔다.

셜리 멍(Shirley Meng) 교수가 배터리에 사용되는 금속의 질감을 개선하면 성능이 크게 향상된다는 것을 설명하고 있다. (사진 제공= LG에너지솔루션)

LG에너지솔루션은 그동안 셜리 멍 교수가 이끄는 시카고대학교와 UC 샌디에이고(UCSD)의 프런티어 리서치 랩(FRL·Frontier Research Lab) 연구팀과 함께 전고체 전지 기술 연구를 추진해왔다.

셜리 멍 교수는 전고체 전지에 얇은 실리콘층을 도입해 리튬 금속의 결정 성장 방향을 제어, 균일한 전착(電着)을 유도하는 기술을 개발했다. 전착은 전기장에 의해 전해질 내 이온이 전극의 표면에 들러붙는 것을 말한다. 이를 통해 전고체 전지의 충전 속도를 약 10배 이상 향상시키고, 배터리의 안전성을 대폭 높일 수 있다는 설명이다.

LG에너지솔루션은 이번 연구 성과를 통해 무음극 전고체 전지 개발에 속도를 올릴 수 있을 것으로 기대하고 있다. 무음극 전고체 전지는 기존 음극에서 음극재를 제거하고, 충전 시 양극에서 이동한 리튬 이온을 음극에서 리튬 금속으로 환원해 활용하는 전고체 전지를 의미한다. 이 방식은 배터리의 무게를 줄이고 부피를 축소하면서도 에너지밀도를 극대화할 수 있는 혁신적인 기술로 평가받는다.

다만 리튬 금속이 균일하게 전착되지 않으면 수명이 짧아지거나 성능이 떨어질 수 있다는 한계가 있었는데, 이번 연구성과를 통해 실마리를 찾은 셈이다. 연구팀 측은 "금속의 결정 성장 방향이 리튬 금속 전착에 미치는 영향을 분석하고, 얇은 실리콘층을 도입해 리튬 금속의 결정 성장을 제어함으로써 전고체 전지의 충전 속도를 약 10배 정도 향상시키는 결과를 도출했다"고 설명했다.

LG에너지솔루션 관계자는 "전기차와 에너지저장장치(ESS)에 대한 수요가 증가하면서, 차세대 배터리 기술 개발을 위한 제조 전문성과 대학의 혁신적인 연구 협력이 중요하다"면서 "지속적인 기술 개발과 협력을 통해 고객가치를 높이고 배터리 시장의 선두주자로 자리매김하겠다"고 강조했다.

한편, LG에너지솔루션은 전고체 전지를 포함한 차세대 배터리 기술 개발을 위한 연구개발에 적극 투자하고 있다. 또한 국내외 유수 대학 및 기관들과 함께 공동 연구센터 FRL을 설립해 차세대 배터리 관련 집중 연구개발(R&D) 과제를 연구하고 차세대 배터리 원천 기술을 선제적으로 확보하고 있다고 전했다.

김현정 기자 alphag@asiae.co.kr