LG에너지솔루션과 KAIST가 공동 연구를 통해 차세대 배터리인 리튬메탈전지의 기술적 난제로 꼽히던 충전 속도 문제를 해결했다고 발표했다. 양측은 응집 억제형 신규 액체 전해액 기술을 개발하여 12분 만에 충전이 가능한 리튬메탈전지를 구현했다고 밝혔다.

리튬메탈전지는 기존 리튬이온 배터리의 흑연 음극을 리튬메탈로 대체해 에너지 밀도를 높여 주행거리를 획기적으로 늘릴 수 있는 차세대 배터리다. 하지만 충전 과정에서 덴드라이트라는 나뭇가지 모양의 결정이 형성되어 배터리 수명과 안정성을 떨어뜨리는 문제가 있었다. 특히 급속 충전 시 덴드라이트 현상이 더욱 심각해져 상용화에 걸림돌이 되어왔다.

LG에너지솔루션-KAIST 공동 연구팀(FRL)은 덴드라이트 형성의 근본 원인이 불균일한 계면 응집 반응임을 규명하고, 이를 해결할 수 있는 응집 억제형 신규 액체 전해액을 세계 최초로 개발했다. 이 전해액은 리튬 이온과의 결합력이 약한 음이온 구조를 활용해 덴드라이트 성장을 효과적으로 억제한다.

이번 연구 결과는 리튬메탈전지의 상용화를 한층 앞당길 것으로 기대된다. 우선: 1회 충전으로 800km 이상 주행이 가능하고 누적 주행거리 30만km 이상을 확보했다. 12분 만에 충전이 가능해 기존 리튬메탈전지의 한계를 극복했다.

연구 결과는 세계적인 학술지 네이처 에너지에 게재됐다. 김제영 LG에너지솔루션 CTO는 4년간의 협력이 유의미한 성과를 창출했다며 앞으로도 산학 협력을 강화해 기술적 난제를 해결하고 차세대 배터리 분야에서 최고의 성과를 내겠다고 말했다. 김희탁 KAIST 교수는 이번 연구가 리튬메탈전지의 가장 큰 장벽을 넘어선 핵심 토대가 될 것이라고 평가했다.

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