네이처 에너지에 연구 성과 게재
LG에너지솔루션은 4일 KAIST와 공동 운영 중인 프런티어 리서치 랩(FRL) 연구팀이 리튬메탈전지의 충전 속도를 대폭 개선하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 이번 성과는 세계적 학술지 ‘네이처 에너지’에 게재되기도 했다.
연구팀은 1회 충전으로 800㎞ 이상 주행이 가능하고, 누적 30만㎞의 수명을 유지하면서도 충전 시간을 12분까지 줄일 수 있는 리튬메탈전지 기술을 확보했다. 이는 지난 2023년 발표돼 같은 학술지에 게재된 ‘저부식성 붕산염-피란 액체 전해액 기반 리튬메탈전지’ 연구의 후속 결과로, 충전 속도를 획기적으로 끌어올린 것이 특징이다.
리튬메탈전지는 음극재의 무게와 부피를 줄여 에너지 밀도를 높일 수 있어 고성능 전기차의 평균 주행거리를 기존 600㎞에서 800㎞ 이상으로 늘릴 수 있는 차세대 배터리로 주목받아왔다. 하지만 충·방전 과정에서 리튬 표면에 나뭇가지 모양의 결정이 생기는 ‘덴드라이트’ 현상이 발생해 수명과 안정성 확보가 어려웠다. 특히 급속 충전 시 이 문제가 심화돼 화재 위험성을 높인다는 점이 상용화의 최대 난제로 꼽혔다.
FRL 연구팀은 이번 연구에서 덴드라이트 형성을 억제할 수 있는 신규 액체 전해액을 세계 최초로 개발해 문제를 해결했다. 이를 통해 충전 속도와 안전성을 동시에 확보하면서 리튬메탈전지의 상용화 가능성을 크게 앞당겼다는 평가다.
LG에너지솔루션 관계자는 “이번 연구는 높은 에너지 밀도를 유지하면서도 기존의 한계였던 느린 충전 속도를 극복한 것”이라며 “리튬메탈전지 상용화를 위한 중요한 전환점이 될 것”이라고 말했다.
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