로그인
NEWS
업계뉴스
LG화학, 전고체 배터리 성능 대폭 향상 신기술 개발
기존 공정(액상법)으로 만든 전해질은 입자크기 불균형으로 빈틈 발생하여 리튬 이온의 이동을 저해하고 LG화학의 신규 공정(스프레이 재결정화)은 전해질 입자크기 균등하여 리튬 이온의 이동이 원활하다. / LG화학 제공
[투데이에너지 장재진 기자] LG화학이 차세대 배터리로 주목받는 전고체 배터리의 성능을 획기적으로 개선하는 기술을 개발했다. 기존 전고체 배터리의 고질적인 문제였던 고체 전해질의 입자 불균일 문제를 해결하며 상용화에 한 발 더 다가섰다는 평가다.
LG화학은 25일 고체 전해질의 입자 크기를 균일하게 제어하는 '스프레이 재결정화(Spray-Recrystallization)' 기술을 개발했다고 밝혔다.
이번 연구는 LG화학 차세대소재연구소와 한양대학교 송태섭 교수 연구팀의 공동 성과로, 세계적인 학술지 '어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)'에 게재되며 기술의 우수성을 인정받았다.
전고체 배터리는 기존 리튬이온 배터리의 액체 전해질 대신 고체 전해질을 사용하여 안정성과 에너지 효율이 높다는 장점이 있다. 그러나 고체 특성상 입자가 불균일할 경우 배터리 내부에 빈틈이 생겨 성능이 저하되는 문제가 발생했다.
LG화학과 한양대 연구팀은 스프레이 재결정화 기술을 적용, 전해질 용액을 미세하게 분사하여 균일한 구형 입자를 생산함으로써 이러한 단점을 효과적으로 개선했다. 균일하게 형성된 전해질은 양극 활물질과 더욱 긴밀하게 밀착되어 리튬 이온의 이동을 원활하게 한다.
이 신기술을 적용한 배터리는 기존 방식 대비 기본 용량이 약 15%, 고속방전용량은 약 50% 증가하는 성과를 보였다. 특히 고속방전용량은 고출력 장치에 적용될 핵심 성능으로, 향후 전기차 등 다양한 분야에서의 전고체 배터리 적용 가능성을 높였다.
LG화학 신학철 부회장은 "이번 연구는 전고체 배터리 상용화의 핵심 과제를 해결한 의미 있는 성과"라며 "차세대 배터리 기술 경쟁력을 강화해 글로벌 시장을 선도해 나갈 것"이라고 강조했다.
LG화학은 이번 기술을 바탕으로 고체 전해질 개발 속도를 높이고 전고체 배터리 상용화에 박차를 가할 계획이다.
■ 용어 설명
ㆍ전고체 배터리 (All-solid-state battery)=기존 리튬이온 배터리가 액체 전해질을 사용하는 것과 달리, 고체 상태의 전해질을 사용하는 차세대 배터리. 안전성과 에너지 효율이 높다.
ㆍ고체 전해질 (Solid electrolyte)= 전고체 배터리의 핵심 소재로, 리튬 이온을 전달하는 매개체. 액체 형태의 전해질보다 열 안정성이 높아 화재 및 폭발 위험이 적다.
ㆍ입자 크기 균일 제어 (Uniform particle size control)= 고체 전해질 입자들의 크기를 일정하고 균일하게 만드는 기술. 입자가 불균일하면 전극과의 접촉 면적이 줄어들어 배터리 성능이 저하될 수 있다.
ㆍ스프레이 재결정화 기술 (Spray-Recrystallization technology)=전해질 용액을 미세한 방울로 분사한 후 용매를 증발시켜, 균일한 크기와 형태의 구형 입자를 얻어내는 생산 공정 기술
ㆍ양극 활물질 (Cathode active material)= 배터리 양극을 구성하는 주요 물질로, 리튬 이온을 저장하고 방출하며 배터리의 전압과 용량을 결정하는 데 중요한 역할을 한다.
ㆍ기본 용량 (Basic capacity)= 배터리가 최대로 저장할 수 있는 전하량을 의미하며, 일반적으로 정해진 방전 조건에서 측정된다.
ㆍ고속방전용량 (High-speed discharge capacity)= 배터리가 높은 전류로 짧은 시간 내에 에너지를 방출할 수 있는 능력을 나타낸다. 전기차나 전동공구 등 고출력이 요구되는 장치에 중요한 성능 지표다.
ㆍ어드밴스드 에너지 머티리얼즈 (Advanced Energy Materials)= 에너지 소재 분야의 저명한 국제 학술지.