리튬메탈전지 성능 개선…"1회 충전으로 900km 달려"
"연구실과 실제 환경 달라…상용화 언급은 섣불러"

LG에너지솔루션과 KAIST(카이스트) 공동연구팀이 7일 차세대 배터리로 주목받고 있는 리튬메탈전지의 성능을 획기적으로 개선했다고 밝혔다. 

 

LG엔솔은 "리튬메탈전지는 기존 흑연계 음극재를 리튬메탈로 대체하면서 기존 리튬이온전지보다 음극재의 무게와 부피를 크게 줄일 수 있는 것이 가장 큰 특징"이라고 밝혔다. 

 

또 "기존 리튬메탈전지의 경우 음극 표면에 발생하는 '덴드라이트'와 액체 전해액에 의한 지속적인 '부식'이 배터리의 수명과 안전성을 위협하는 한계로 지적됐다"고 설명했다. 덴드라이트는 전지 내 리튬의 전착 과정에서 리튬 이온의 적체 현상에 의해 형성되는 수지상의 리튬 전착 현상을 뜻한다.

 

이어 "공동연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 '붕산염-피란 기반 액체 전해액'을 세계 최초로 적용했다"고 했다. 전해액을 충·방전할 때, 리튬메탈 음극 표면에 형성되는 수 나노미터 두께의 고체 전해질 층(SEI)을 치밀한 구조로 재구성, 전해액과 리튬메탈 음극 간의 부식 반응을 차단한다는 설명이다. 

 

이를 통해 리튬메탈전지의 충·방전 효율 및 수명을 대폭 개선했다고 한다. 

 

공동연구팀은 리튬이온전지 대비 주행거리를 50% 늘려 1회 충전으로 최대 900km 달릴 수 있다고 설명했다. 아울러 세계적인 과학 학술지 '네이처 에너지(Nature Energy)'에 게재되며 그 성과를 인정받았다고 발표했다. 

 

▲ KAIST-LGES FRL 리튬메탈전지 기술 관련 인포그래픽. [LG에너지솔루션 제공]

 

하지만 상용화까지는 아직 갈 길이 멀어보인다. 

 

박철완 서정대학교 자동차학과 교수는 이번 연구 발표에 대해 "실제 환경이 고려되지 않은 결과"라고 지적했다. 

 

연구실이라는 최적화된 조건에서 자연히 좋은 결과가 나오기 쉽다. 실제 환경에서 발생하는 복잡한 상황에 대해 해법을 내놓지 못하면 상용화는 어렵다는 지적이다. 

 

네이처 에너지 게재에 대해서도 "그간 게재된 것 중 상용화된 것은 극히 드물다"고 말했다. 

 

LG엔솔 관계자도 당장 상용화는 쉽지 않음을 인정했다. 그는 "이번 연구 결과는 연구실(Lab)에서 실험한 것으로 상용화는 다른 개념"이라며 "상용화를 위해 기술적인 장애물을 하나씩 지금 개발해 나가는 과정으로 보면 된다"고 말했다. 

 

박 교수는 또 화재 위험성도 지적했다. 리튬이온전지와 리튬메탈전지는 화재가 일어나는 조건이 다르므로 이에 대해 연구해 미리 예방해야 한다는 얘기다. 

 

LG엔솔 관계자는 "이번 연구 발표는 덴드라이트와 같은 기술적인 요소들을 해결했다는 내용"이라며 "화재까지 고려하는 건 앞서가는 이야기"라고 답했다. 

 

▲ LG에너지솔루션 오창 에너지플랜트 전경. [LG에너지솔루션 제공]

 

정근창 LG에너지솔루션 미래기술센터장 부사장은 "KAIST와 함께 액체 전해액을 사용하는 리튬메탈전지의 대표적인 난제를 해결해 상용화에 한 걸음 더 다가설 수 있게 되었다는 데 의의가 있다"고 밝혔다.

 

이어 "앞으로도 FRL과의 적극적인 협력을 통해 차별화된 기술력을 바탕으로 차세대 배터리의 상용화에 앞장서 나가겠다"고 덧붙였다. 

 

KPI뉴스 / 정현환 기자 dondevoy@kpinews.kr

 

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