LG에너지솔루션, 차세대 배터리 기술 개발 박차

극저온·고속충전 등 차세대 기술 확대

[뉴스토마토 오세은 기자] LG에너지솔루션(373220)이 차세대 배터리 시장을 겨냥한 기술 개발에 속도를 내고 있습니다. 최근 서울대 연구진과 공동 연구를 통해 차세대 리튬망간리치(LMR) 배터리의 안정성을 개선할 수 있는 핵심 기술을 확보한 데 이어, 항공우주용 배터리와 리튬메탈전지, 저온 전해질 등 차세대 배터리 분야로 연구개발 범위를 넓히고 있습니다. 산학 협력과 기술 협약을 기반으로 차세대 배터리의 성능과 안전성을 높이는 기술 확보에 주력하는 모습입니다.

 

LG에너지솔루션 연구원이 대전기술원에서 건식전극을 살펴 보고 있다. (사진=LG에너지솔루션)

 

LG에너지솔루션은 지난 8월 서울대 화학부 임종우 교수 연구진과의 공동 연구를 통해 LMR 배터리의 안정성을 개선할 수 있는 핵심 기술을 확보했습니다. 연구 결과는 세계적인 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 게재됐습니다.

 

공동 연구팀은 LMR 배터리 충·방전 과정에서 발생하는 가스 발생과 용량 저하의 원인을 규명하고 이를 제어할 수 있는 대형 셀 최적 운용 조건을 개발했습니다. LMR은 코발트를 사용하지 않고 저렴한 망간을 주원료로 활용해 소재 비용을 줄일 수 있는 차세대 양극 소재입니다. 다만 산화된 산소가 방전 과정에서 완벽히 회복되지 않을 경우 배터리 내부 구조 손상과 가스 발생으로 성능이 저하될 수 있어 상용화의 난제로 꼽혀왔습니다.

 

연구팀은 상한 전압뿐 아니라 방전 하한 전압까지 조절해 산소 반응의 가역성을 높이는 전략을 제시했습니다. 방전 전압을 기존 3.0V에서 2.0V까지 낮추고 활성화 공정 온도를 최적화한 결과 산화된 산소의 환원율을 97%까지 높이며 안정적인 성능을 확보했습니다. 최적화 조건을 적용한 40암페어시(Ah)급 LMR 대형 셀은 883회 충·방전 평가 후에도 초기 에너지의 92.2%를 유지하는 수명 안정성을 기록하며, 전기차 탑재 가능성을 증명했습니다.

 

지난해 11월에는 미국 사우스8 테크놀로지스와 ‘항공우주용 배터리 셀 연구 및 개발을 위한 전략적 파트너십’을 체결했습니다. 사우스8의 액화 기체 전해질은 영하 60도 이하에서도 성능을 발휘하고, 물리적 충격과 급격한 온도 변화에서도 안정성을 높일 수 있는 기술로, 양사는 미 우주항공 및 방위용 에너지 저장 솔루션 기업 KULR 테크놀로지 그룹과 미 항공우주청(NASA)가 추진하는 항공 우주 프로젝트에 참여합니다. 해당 프로젝트에서 LG에너지솔루션은 극저온에 특화된 차세대 배터리 셀 설계와 최종 배터리 셀의 성능 평가·분석 등을 담당합니다.

 

LG에너지솔루션은 작년 9월에도 혁신적인 배터리 기술을 발표한 바 있습니다. KAIST와 공동 연구를 통해 1회 충전에 800km 이상 주행하고 누적 주행거리 30만km 이상의 수명을 확보하면서 충전 시간을 12분까지 단축할 수 있는 리튬메탈전지 연구 결과를 ‘네이처 에너지’에 게재했습니다.

 

지난해 10월에는 POSTECH(포항공과대학교), 성균관대학교와의 공동 연구를 통해 영하 20℃에서도 100회 사이클 후 약 87%의 용량을 유지하고, 열폭주를 90% 이상 억제할 수 있는 전해질 기술을 확보했습니다. LG에너지솔루션 관계자는 “앞으로 산학 협력, 기술 협약 등 다양한 R&D 노력을 지속해 차세대 배터리의 분야에서도 최고의 성과를 창출해 나갈 수 있도록 노력해 나갈 것”이라고 했습니다.

 

오세은 기자 [e-mail]

이 기사는 뉴스토마토 보도준칙 및 윤리강령에 따라 오승훈 산업1부장이 최종 확인·수정했습니다.