완성차·배터리 업계에서 리튬메탈배터리 기술 경쟁이 치열하다. 리튬메탈배터리는 전기차의 주행거리 한계를 뛰어넘을 기술로 평가된다. 화재 위험, 짧은 수명 등 기술적 난제에 대한 해법을 제시하는 연구 결과들이 나오면서 상용화 기대감이 커지고 있다.
리튬메탈배터리는 음극 소재에 흑연이나 실리콘 대신 리튬메탈을 사용한다. 리튬메탈 음극재는 비교적 가볍고 얇아 음극재의 무게와 부피를 줄일 수 있다. 에너지 밀도와 주행거리를 확대할 수 있다.
미국 SES AI는 현대자동차·기아와 리튬메탈배터리 ‘B-샘플’ 개발 시작을 위해 기존 공동 개발협약(JDA)의 다음 단계로 진입하기로 했다고 25일 밝혔다. 현대차·기아와 SES AI는 올해 말부터 한국 의왕에 B-샘플 셀 전용 개발·조립·테스트 시설을 구축할 예정이다. A-샘플은 초기 단계 시제품, C-샘플은 양산 직전 단계, B-샘플은 그 중간 단계다. SES AI의 목표 상용화 시점은 내년으로 업계에서 가장 앞서 있다는 평가다.
SK온은 자체 개발한 기술을 바탕으로 리튬메탈배터리를 개발 중이다. 지난달 페라리와의 업무협약을 통해 리튬메탈배터리 신제품 개발을 함께 추진하기로 했다. 미국 사이온파워와도 관련 기술 협력을 하고 있다. LG에너지솔루션 역시 사이온파워에 지분 투자를 했다. 사이온파워는 리튬메탈배터리 상용화의 가장 큰 장애물로 꼽히는 ‘덴드라이트 현상’ 해법 관련 약 500개의 특허를 보유한 업체다.
덴드라이트 현상이란 배터리 충·방전을 반복하는 과정에서 음극 표면에 리튬이 나뭇가지 모양으로 결정화되는 현상이다. 이는 분리막 손상을 일으켜 화재 위험을 높인다. 액체 전해액에 의한 음극 부식, 이로 인한 짧은 수명도 풀어야 할 숙제다. LG에너지솔루션과 카이스트(KAIST) 김희탁 교수 공동연구팀은 지난해 12월 1회 충전에 900㎞ 주행, 400회 이상 재충전이 가능한 리튬메탈배터리 연구 결과를 공개했다. 연구팀은 ‘붕산염-피란’ 기반 액체 전해질을 세계 최초로 적용해 덴드라이트와 부식 문제를 동시에 해결했다고 설명했다. 이 연구성과는 세계적인 학술지 ‘네이처 에너지’에 게재돼 국제적으로도 주목을 받았다.
황민혁 기자 okjs@kmib.co.kr
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