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LG에너지솔루션과 한국과학기술원(KAIST) 공동 연구팀이 리튬메탈전지의 성능을 획기적으로 늘릴 수 있는 기술을 개발했습니다.

공동 연구팀은 리튬이온전지보다 주행거리를 약 50% 늘리고, 충방전 효율 및 수명 또한 대폭 개선할 수 있는 리튬메탈전지 관련 원천기술 개발에 성공했다고 오늘(7일) 밝혔습니다.

리튬메탈전지는 기존 흑연계 음극재를 리튬메탈로 대체하면서 기존 리튬이온전지보다 음극재의 무게와 부피를 크게 줄일 수 있는 것이 특징입니다.

기존 리튬메탈전지의 경우 음극 표면에 발생하는 덴드라이트(Dendrite)와 액체 전해액에 의한 지속적인 부식이 배터리의 수명과 안전성을 위협하는 한계로 지적되어 왔습니다.

덴드라이트는 배터리 사용 과정에서 리튬이 음극 표면에 적체되며 나뭇가지 형태를 띤 결정체를 형성하는 현상을 말합니다.

LG에너지솔루션과 KAIST 공동 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 '붕산염-피란 기반 액체 전해액'을 세계 최초로 적용했습니다.

이 전해액은 충·방전시 리튬메탈 음극 표면에 형성되는 수 나노미터 두께의 고체 전해질층을 재구성했해 전해액과 리튬메탈 음극 간 부식 반응을 차단하는 역할을 합니다.

이를 통해 리튬메탈전지의 충방전 효율을 향상시키는 것은 물론 1회 충전에 900km 주행이 가능할 만큼 에너지밀도를 높일 수 있습니다. 기존 고성능 전기차에 적용되는 리튬이온전지의 주행거리 약 600km보다 50% 높은 수준입니다.

이 외에도 400회 이상 재충전이 가능할 만큼 수명 안정성을 구현하고, 전고체전지와 달리 구동할 때 높은 온도와 압력이 요구되지 않아 전기차의 주행거리를 높이기 위한 간소화된 전지 시스템 설계가 가능합니다.

김희탁 KAIST 생명공학과 교수는 "이번 연구는 지금까지 실현 불가능하다고 여겨진 액체 전해액 기반 리튬메탈전지의 구현 가능성을 가시화한 연구"라고 했습니다.

정근창 LG에너지솔루션 미래기술센터장 부사장은 "앞으로도 공동연구센터(FRL)와의 적극적인 협력을 통해 차별화된 기술력을 바탕으로 차세대 배터리의 상용화에 앞장서 나가겠다"고 말했습니다.