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[LG에너지솔루션 LMR 배터리 (사진=연합)]

LG에너지솔루션과 서울대학교가 차세대 리튬망간리치(LMR) 배터리의 가스 발생을 줄이고 수명을 늘리는 기술을 개발했습니다. 

해당 연구는 세계적인 권위의 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'(Nature Communications)에 게재됐습니다. 

공동 연구팀은 LMR 배터리 충·방전 과정에서 발생하는 가스 발생과 용량 저하의 원인을 규명하고 이를 제어할 수 있는 대형 셀 최적 운용 조건을 개발했습니다. 

LMR은 코발트 대신 저렴한 망간을 주원료로 활용해 소재 비용을 크게 줄일 수 있는 차세대 양극 소재로, 높은 에너지 밀도를 구현할 수 있다는 장점이 있습니다.

그러나 충전 중 산화된 산소가 방전 과정에서 완벽히 회복되지 않으면 내부 압력 상승과 성능 저하를 유발할 수 있어 상용화의 최대 난제로 여겨져 왔습니다. 

공동연구팀은 산소 회복을 좌우하는 핵심 변수가 충전 상한 전압뿐 아니라 방전 하한 전압에도 있음을 밝혀냈습니다.

실제로 충전 상한 전압을 4.6V(볼트)에서 4.3V로 낮추자 산화된 산소의 환원율이 86%에서 97%로 크게 향상됐고, 방전을 기존 3.0V가 아닌 2.0V까지 진행했을 때 산소가 거의 원래 상태로 회복되는 현상을 확인했습니다.

LG에너지솔루션 연구진은 이 같은 분석 결과를 토대로 40Ah(암페어시)급 LMR 대형 셀의 구동 전압 범위와 활성화 공정 조건을 재설계했습니다. 최적의 조건을 적용한 결과 883회의 충·방전 평가 이후에도 초기 에너지의 92.2%를 유지하며 높은 수명 안정성을 입증했습니다.

이는 소형 셀을 넘어 실제 전기차에 탑재할 수 있는 대형 셀 수준에서 LMR 소재의 상용화 가능성을 입증했다는 점에서 의미가 크다는 평가입니다.