'전고체 배터리' 성능 높일…고체 전해질 기술 개발

LG화학이 전고체 배터리 성능을 크게 높일 수 있는 고체 전해질 기술을 개발했다. 전고체 배터리의 상용화 걸림돌로 지적돼 온 불균일한 고체 전해질 입자 문제를 해결한 것으로 고속 방전 성능을 최대 50%까지 끌어올렸다는 설명이다.

LG화학은 전고체 배터리의 핵심 소재인 고체 전해질의 입자 크기를 균일하게 제어하는 기술을 개발하고 관련 연구 결과가 에너지 소재 분야 국제 학술지인 ‘어드밴스트에너지머티어리얼스’에 실렸다고 25일 밝혔다. 연구는 LG화학 차세대소재연구소와 송태섭 한양대 교수 연구팀이 공동 수행했다.

전고체 배터리는 기존 리튬이온 배터리에서 사용하는 액체 전해질 대신 고체 전해질을 쓰는 차세대 전지다. 화재 위험이 낮고 에너지 효율이 높지만 고체 특성상 전해질 입자 크기가 균일하지 않으면 전지 내부에 미세한 빈틈이 생겨 성능이 떨어지는 한계가 있었다.

LG화학과 한양대 연구팀은 고체 전해질 제조 공정에 ‘스프레이 재결정화’ 기술을 적용해 이 문제를 풀었다. 전해질 용액을 미세한 액체 방울로 분사한 뒤 용매가 증발하는 과정에서 균일한 구형 입자를 만들어 내는 방식이다. 기존 공정으로 제조한 전해질은 입자 크기 편차가 크다는 단점이 있었는데, 이를 효과적으로 줄였다는 설명이다.

입자 크기가 균일한 고체 전해질은 양극 활물질과 더 촘촘하게 밀착되고, 리튬이온 이동 경로도 매끄럽게 형성된다. 연구 결과 새 전해질을 적용한 전지는 기존 전해질 대비 기본 용량이 약 15% 증가했고, 고속 방전 용량은 약 50% 늘어났다. 고속 방전 성능은 전기차·고출력 장비 등에 전고체 배터리를 적용하기 위한 핵심 지표다. 신학철 LG화학 부회장은 “이번 연구는 전고체 배터리 상용화의 핵심 과제를 해결한 의미 있는 성과”라며 “차세대 배터리 기술 경쟁력을 강화해 글로벌 시장을 선도해 나가겠다”고 말했다.

김진원 기자 jin1@hankyung.com