셜리 멍 시카고대학교 교수 [LG에너지솔루션 제공]

[헤럴드경제=서재근 기자] LG에너지솔루션은 전고체전지 연구 분야 세계적 석학인 시카고대 셜리 멍 교수와 함께 전고체전지 충전속도 및 안전성을 대폭 향상시킬 수 있는 기술을 개발했다고 11일 밝혔다.

이번에 개발에 성공한 신기술은 ‘금속의 결정 성장 방향이 배터리 충전 속도 및 안전성에 미치는 영향’이라는 제목의 논문으로 에너지 분야 저명한 학술지 ‘줄’(Joule)에 게재됐다.

LG에너지솔루션은 그동안 멍 교수가 이끄는 시카고대와 UC 샌디에고(UCSD)의 ‘프론티어 리서치 랩’(FRL) 연구팀과 함께 미래 차세대 전지로 불리는 전고체전지 기술의 혁신적인 연구를 추진해 왔다.

멍 교수는 전고체전지에 얇은 실리콘층을 도입함으로써 리튬 금속의 결정 성장 방향을 제어하여 균일한 전착(전기장에 의해 전해질 내 이온이 전극의 표면에 들어붙는 일)을 유도하는 기술을 개발했다. 이를 통해 “전고체전지의 충전속도를 약 10배 이상 향상시키고, 배터리의 안전성을 대폭 높일 수 있다”고 밝혔다.

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

다만 리튬 금속이 균일하게 전착되지 않으면 수명과 성능 저하를 초래할 수 있어 이를 해결하기 위한 기술적 돌파구가 필수적이었는데 이번 연구성과를 통해 실마리를 찾았다는 분석이다.

연구팀은 “금속의 결정 성장 방향이 리튬 금속 전착에 미치는 영향을 분석하고, 얇은 실리콘층을 도입하여 리튬 금속의 결정 성장을 제어함으로써 전고체전지의 충전 속도를 약 10배 정도 향상시키는 결과를 도출했다”고 밝혔다.

LG에너지솔루션 관계자는 “전기차와 에너지저장장치(ESS)에 대한 수요가 증가함에 따라 차세대 배터리 기술 개발을 위한 제조 전문성과 대학의 혁신적인 연구 협력이 중요하다”며 “지속적인 기술 개발과 협력을 통해 고객가치를 높이고 배터리 시장의 선두 주자로 자리매김하겠다”고 말했다.