LG에너지솔루션과 카이스트(KAIST) 공동 연구팀이 리튬메탈전지 충전 속도를 대폭 단축할 수 있는 기술 개발에 성공했다.
리튬메탈전지는 기존 리튬이온 배터리의 흑연 음극을 리튬메탈로 대체해 무게와 부피를 줄이고, 에너지 밀도를 높일 수 있는 차세대 배터리다.
프론티어 리서치 랩(FRL)은 4일 1회 충전에 800㎞ 이상 주행, 누적 주행거리 30만㎞ 이상의 수명을 확보하면서 충전 시간을 12분까지 단축할 수 있는 리튬메탈전지 연구 결과를 세계적인 학술지 ‘네이처 에너지’에 게재했다고 밝혔다. FRL은 LG에너지솔루션과 KAIST가 2021년 리튬메탈전지 관련 원천기술 개발을 위해 설립한 공동연구센터다.
이번 기술은 2023년 네이처 에너지에 게재된 ‘저부식성 붕산염-피란 액체 전해액 기반 리튬메탈전지’의 후속 연구로 리튬메탈전지의 난제로 꼽히던 충전 속도를 개선했다는 점에서 의미가 있다.
기존에는 ‘덴드라이트’ 문제를 해결해야 하는 기술적 어려움이 존재했다. 덴트라이트는 충전 또는 방전 과정에서 리튬 표면에 나뭇가지 모양의 불균일한 결정이 생기는 현상으로 화재 위험을 높이고, 재충전 가능성을 낮게 만드는 원인으로 지적돼 왔다.
공동연구팀은 덴트라이트 형성의 근본적 원인이 리튬메탈 표면의 불균일한 게면 응집반응에 있다는 점을 밝혀내고, 응집 억제형 신규 액체 전해액을 세계 최초로 개발했다. 이 기술을 통해 에너지 밀도를 유지하면서도 급속 충전까지 가능하게 된 것이다.
김제영 LG에너지솔루션 전무는 “산학 협력을 더 강화해 기술적인 난제를 해결하고 차세대 배터리 분야에서도 성과를 내겠다”고 말했다.
허경구 기자 nine@kmib.co.kr