LG에너지솔루션이 미국 샌디에이고대(UCSD)와의 공동 연구로 상온인 25℃에서도 빠른 속도의 충전과 수명이 긴 전고체 배터리 기술을 개발했다.
온도에 민감해 60℃ 이상의 고온에서만 충전할 수 있어 충전 속도가 느린 전고체 배터리의 단점을 해결한 기술이라는 평가를 받고 있다.
연구팀은 전고체 배터리의 리튬금속 음극에서 전기가 흐르도록 돕는 첨가제인 도전재와 전극을 안정화하는 바인더를 제거하고 입자 크기가 5㎛ 안팎인 ‘마이크로 실리콘 음극재’를 적용했다.
마이크로 실리콘 음극재는 기존 연구에서 쓰이던 100㎚(0.1㎛) 이하의 입자 크기를 가진 나노 실리콘보다 싸면서 사용도 용이하다.
실리콘 음극소재는 흑연 음극소재보다 용량이 10배 높아 배터리의 에너지 밀도를 높이지만 충방전 과정에서 부피 변화가 커 적용하기 까다로운 소재로 꼽힌다.
연구팀의 전고체 배터리는 실리콘 음극소재 적용 전고체 배터리 가운데 상온에서 처음으로 500번 이상 충전과 방전이 가능하고 잔존용량도 80% 이상으로 유지됐다.
에너지 밀도도 리튬이온 배터리에 비해 40% 향상돼 전고체 배터리 상용화에 한발 다가선 것으로는 평가받고 있다.
한편 전고체 배터리는 양극과 음극 간 리튬이온의 통로인 전해질을 액체에서 고체로 대체한 배터리다.
기존 리튬이온 배터리에 비해 에너지 밀도를 높이고 안전성을 강화한 차세대 배터리다.
다만 음극을 리튬금속을 적용하다 보니 고온에서만 충전이 가능해 상온에서 충전 속도가 느린단점을 지니고 있다.
이번 연구는 세계 최고 권위의 과학저널 ‘사이언스(Science)’에 23일자로 실렸다.
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