LG에너지솔루션과 카이스트(KAIST) 공동 연구팀은 차세대 배터리로 주목받는 ‘리튬메탈전지’의 성능을 향상하는 기술을 개발했다고 7일 밝혔다.
공동연구팀이 개발한 기술은 흑연계 음극재를 리튬메탈로 대체해, 기존 리튬이온전지보다 음극재의 무게와 부피를 줄인 배터리다. 기존 리튬이온전지 대비 주행 거리를 약 50% 늘리고, 충·방전 효율을 높여 1회 충전에 900km 주행, 400회 이상 충전할 수 있는 신기술이다. 흑연 소재 사용을 줄인다는 점에서 중국 의존도가 높은 흑연 공급망 리스크가 감소할 것으로 기대된다. 이번 연구 논문은 과학 학술지 ‘네이처 에너지(Nature Energy)’에 게재됐다.
공동연구팀은 세계 최초로 ‘붕산염-피란(borate-pyran) 기반 액체 전해액’을 적용해 충·방전 시 리튬메탈 음극 표면에 형성되는 수 ㎚(10억분의 1m) 두께의 고체 전해질 층(SEI)을 재구성해 전해액과 리튬메탈 음극 간의 부식 반응을 차단했다. 기존 리튬메탈전지는 음극 표면에 리튬 결정체가 쌓이고, 액체 전해액에 의해 지속적으로 부식한다는 단점이 있었다. 액체 전해액은 전지 내부에서 양극과 음극 사이를 오가며 리튬이온이 전달될 수 있도록 하는 역할을 한다.
김희탁 카이스트 생명공학과 교수는 “이번 연구는 액체 전해액 기반의 리튬메탈전지 구현을 가시화한 연구”라고 설명했다.
정근창 LG에너지솔루션 미래기술센터장은 “액체 전해액을 사용하는 리튬메탈전지의 난제를 해결해 상용화에 한 걸음 다가설 수 있게 됐다”고 밝혔다.