사진=LG에너지솔루션 제공[이승준 기자] LG에너지솔루션과 한국과학기술원(KAIST)의 공동연구팀이 차세대 배터리로 주목받는 리튬메탈전지의 성능을 획기적으로 높이는 기술 개발에 성공했다.

공동연구팀은 기존 리튬이온전지 대비 주행 거리를 약 50% 늘리고, 충전.방전 효율과 수명도 대폭 개선하는 리튬메탈전지 원천 기술을 개발했다고 밝혔다.

리튬메탈전지는 흑연계 음극재를 리튬메탈로 대체해 기존 리튬이온전지보다 음극재 무게와 부피를 크게 줄여 에너지 밀도와 주행 거리를 대폭 향상시킬 수 있다.

이 때문에 대표적인 차세대 배터리의 하나로 주목받고 있지만, 음극 표면에 발생하는 덴드라이트와 부식이 배터리 수명과 안전성을 위협하는 요인으로 지적돼 왔다.

덴드라이트는 배터리 사용 과정에서 리튬이 음극 표면에 적체돼 결정체를 형성하는 현상을 말하는데, 리튬이온의 이동을 방해해 전지 효율과 수명을 떨어뜨리고 화재 위험을 높인다.

공동 연구팀은 문제를 해결하기 위해 '붕산염-피란 기반 액체 전해액'을 세계 최초로 적용했다.

이 전해액은 충전.방전 때 리튬메탈 음극 표면에 형성되는 수 나노미터 두께의 고체 전해질층을 재구성해 전해액과 리튬메탈 음극 간 부식 반응을 차단한다.

이를 통해 리튬메탈전지의 충전.방전 효율을 높이고, 1회 충전 시 900km에 달하는 주행 거리를 확보할 만큼 에너지 밀도를 높일 수 있다고 연구팀은 설명했다.

고성능 전기차에 적용되는 기존 리튬이온전지의 주행 가능 거리는 약 600km이다.

LG에너지솔루션 측은 "액체 전해액을 사용하는 리튬메탈전지의 대표적 난제를 해결해 상용화에 한 걸음 더 다가설 수 있게 됐다는 데 의의가 있다"고 전했다.

이번 연구 결과를 담은 논문은 과학 학술지 '네이처 에너지'에 실렸다.