LG화학 · 한양대 공동개발
‘Advanced Energy Materials’에 게재
전해질 입자크기 제어하는 스프레이 재결정화 기술
[포인트경제] LG화학이 전고체 배터리 성능을 크게 향상시키는 기술을 개발했다.
LG화학은 25일 전고체 배터리의 핵심 소재인 고체 전해질 입자 크기를 균일하게 제어하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 해당 연구 결과는 세계적인 학술지 '어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)'에 게재됐다. 논문명은 'Manipulating the size of solid electrolyte particles via spray-recrystallization: Toward reliable and high energy density all-solid-state batteries'이다.
이번 연구는 LG화학 차세대소재연구소와 한양대학교 송태섭 교수 연구팀이 공동으로 진행했다. 전고체 배터리 상용화 가능성을 높인 성과로 평가된다.
전고체 배터리는 기존 리튬 배터리에서 사용하는 액체 전해질 대신 고체 상태 전해질을 사용한다. 안전성과 에너지 효율이 높지만, 고체 전해질 입자 크기가 균일하지 않으면 전지 내 빈 틈이 발생해 성능 저하가 발생하는 문제가 있었다.
LG화학과 한양대 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 전해질 입자 생산공정에 스프레이 재결정화(Spray-Recrystallization) 기술을 적용했다. 스프레이 재결정화는 전해질 용액을 미세한 방울로 분사한 뒤 용매가 증발하면서 균일한 구형 입자를 생산하는 방식이다. 기존 방식으로 만들어진 전해질 입자의 크기 불균일 문제를 효과적으로 개선했다.
균일한 전해질 입자는 양극 활물질과 촘촘하게 밀착해 리튬 이온 이동을 원활하게 한다. 연구 결과, 기존 방식 전해질을 사용한 전지 대비 기본 용량은 약 15%, 고속방전용량은 약 50% 증가했다. 고속방전용량은 고출력 장치 적용에 필수적인 핵심 성능이다.
LG화학은 이번 기술을 바탕으로 고체 전해질 개발 속도를 높이고 전고체 배터리 상용화에 박차를 가할 계획이다.
LG화학 신학철 부회장은 "이번 연구는 전고체 배터리 상용화의 핵심 과제를 해결한 의미 있는 성과"라며 "LG화학은 차세대 배터리 기술 경쟁력을 강화해 글로벌 시장을 선도할 것"이라고 말했다.
논문 제1저자는 한양대 이승우 학생이며, 교신저자는 한양대 송태섭 교수이다. 공저자로는 LG화학 박창훈 PL, 김정헌 책임, 이승호 책임이 참여했다.
포인트경제 김수철 기자