LG화학이 전고체 배터리 성능을 비약적으로 높일 수 있는 핵심 기술을 확보했다.
LG화학은 25일 전고체 배터리의 고체 전해질 입자 크기를 균일하게 제어하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 전고체 배터리 상용화의 주요 장애였던 전해질 내부 빈틈 문제를 해결한 성과로 평가된다. 연구 결과는 국제 학술지 어드밴스드 에너지 머티리얼즈에 게재됐다.
이번 연구는 LG화학 차세대소재연구소와 한양대학교 송태섭 연구팀이 공동으로 수행했다. 전고체 배터리는 기존 리튬이온 배터리의 액체 전해질 대신 고체 전해질을 사용해 안전성과 에너지 효율이 높지만, 전해질 입자 크기가 불균일하면 전극과의 접촉 면적이 줄고 내부 빈틈이 발생해 성능이 저하되는 문제가 있었다.
반면 스프레이 재결정화 공정은 입자를 균일한 구형으로 만들어 촘촘하게 채운다. 빈틈이 거의 없어 리튬 이온이 빠르고 안정적으로 이동할 수 있어 용량과 출력이 크게 향상된다. [사진=LG화학]
연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 스프레이 재결정화 기술을 도입했다. 전해질 용액을 미세한 액적으로 분사한 뒤 용매를 빠르게 증발시키는 방식으로, 구형의 균일한 미세 입자를 생산할 수 있다. 기존 액상 공정에서 나타나는 입자 크기 불균형 문제를 근본적으로 개선한 셈이다.
균일한 입자를 적용한 결과, 리튬 이온 이동 경로가 촘촘하게 형성되면서 이온 전달이 크게 향상됐다. 기존 공정 전해질을 사용한 전지 대비 기본 용량은 약 15%, 고속방전용량은 약 50% 높아졌다. 고속방전용량은 전기차·드론·전력저장장치(ESS) 등 고출력 장치 적용에 필수적인 성능 지표다.
LG화학은 이번 기술을 기반으로 고체 전해질 개발과 양산 기술 확보에 속도를 높일 계획이다. 신학철 LG화학 부회장은 이번 연구가 전고체 배터리 상용화의 핵심 과제를 해소한 중요한 성과라고 강조하며, 차세대 배터리 기술 경쟁력을 확보해 글로벌 시장을 선도하겠다고 밝혔다.
김지윤 기자/ hello@sciencewave.kr
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