LG에너지솔루션과 KAIST(한국과학기술원)가 차세대 전기차 배터리로 주목받는 리튬메탈전지의 충전 속도를 획기적으로 개선하는 기술 개발에 성공했다.

LG에너지솔루션은 공동 운영 중인 FRL(Frontier Research Laboratory) 연구팀은 최근 1회 충전에 800km 이상 주행하고, 누적 30만km까지 사용 가능한 리튬메탈전지를 단 12분 만에 완전 충전할 수 있는 기술을 개발했다고 4일 밝혔다.

이 기술은 에너지 분야 세계 최고 권위 학술지인 ‘네이처 에너지(Nature Energy)’에 게재되며 세계적인 주목을 받고 있다. 이는 지난해에 이어 두 번째 게재다

리튬메탈전지는 기존 리튬이온배터리의 음극재인 흑연을 리튬 금속으로 대체해 에너지 밀도와 주행거리 측면에서 뛰어난 차세대 배터리로 평가받아 왔다.

FRL 연구팀은 이번 연구를 통해 덴드라이트의 근본 원인이 리튬메탈 표면의 불균일한 계면 응집 반응에 있음을 규명했고, 이를 해결할 수 있는 ‘응집 억제형 신규 액체 전해질’을 세계 최초로 개발했다.

이 전해질은 리튬 이온(Li⁺)과의 결합력이 약한 음이온 구조를 활용해 계면의 불균일성을 최소화하고 급속충전 환경에서도 안정적으로 작동할 수 있도록 설계되었다.

이번 연구 성과는 리튬메탈전지의 에너지 밀도와 안정성을 유지하면서도 충전 시간을 대폭 단축할 수 있다는 점에서 상용화 가능성을 높이는 핵심 진전으로 평가된다.

LG에너지솔루션 CTO 김제영 전무는 “4년간 KAIST와 함께 구축한 FRL의 협력이 기술적 난제를 극복하며 가시적인 성과를 만들어내고 있다”며 “앞으로도 산학 협력을 강화해 차세대 배터리 기술을 선도해 나가겠다”고 밝혔다.

KAIST 김희탁 교수는 “이번 연구는 계면 구조에 대한 근본적 이해를 바탕으로 리튬메탈전지의 가장 큰 기술 장벽을 돌파한 사례”라며 “전기차용 차세대 배터리의 실현 가능성을 높였다”고 평가했다. /김재옥기자