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미래 차세대 전지로 불리는 전고체전지의 충전속도 및 안전성을 대폭 향상시킬 수 있는 기술이 개발됐다.

LG에너지솔루션이 11일(한국시간) LG에너지솔루션과 전고체전지 연구 분야의 세계적 석학인 시카고대학교 셜리 멍(Shirley Meng) 교수가 연구한 ‘금속의 결정 성장 방향(texture)이 배터리 충전 속도 및 안전성에 미치는 영향’에 대한 논문이 에너지 분야의 저명한 학술지 Joule에 게재됐다고 밝혔다. LG에너지솔루션은 그 동안 셜리 멍(Shirley Meng) 교수가 이끄는 시카고대학교와 UC 샌디에고(UCSD)의 FRL (Frontier Research Lab) 연구팀과 함께 전고체전지 기술의 혁신적인 연구를 추진해 왔다.

셜리 멍 교수는 전고체전지에 얇은 실리콘 층을 도입함으로써 리튬 금속의 결정 성장 방향을 제어해 균일한 전착(電着·전기장에 의해 전해질 내 이온이 전극의 표면에 들어붙는 일)을 유도하는 기술을 개발했다. 이를 통해 전고체전지의 충전속도를 약 10배 이상 향상시키고, 배터리의 안전성을 대폭 높일 수 있다고 밝혔다. 논문의 제목은 ‘Grain Selection Growth of Soft Metal in Electrochemical Processes (전기화학 공정에서 연성 금속의 결정 선택 성장)’다.

LG에너지솔루션은 이번 연구 성과를 통해 무음극 전고체전지 개발에 속도를 올릴 수 있을 것으로 기대하고 있다. 무음극 전고체전지는 기존 음극에서 음극재를 제거하고, 충전 시 양극에서 이동한 리튬 이온을 음극에서 리튬 금속으로 환원해 활용하는 전고체전지를 의미한다. 이 방식은 배터리의 무게를 줄이고 부피를 축소하면서도 에너지밀도를 극대화할 수 있는 혁신적인 기술로 평가된다.

다만 리튬 금속이 균일하게 전착되지 않으면 수명과 성능 저하를 초래할 수 있어 이를 해결하기 위한 기술적 돌파구가 필수적이었는데 이번 연구성과를 통해 실마리를 찾은 것이다.

한편 LG에너지솔루션은 전고체전지를 포함한 차세대 배터리 기술 개발을 위한 연구개발에 적극 투자하고 있으며 국내외 유수 대학 및 기관들과 함께 공동 연구센터 FRL을 설립해 차세대 배터리 관련 집중 연구개발(R&D) 과제를 연구하고 차세대 배터리 원천 기술을 선제적으로 확보하기 위해 노력하고 있다.