중국과학원 금속연구소가 초고속 충전 환경에서 높은 안정성을 유지하며 에너지 밀도를 획기적으로 높인 고에너지 리튬-금속 배터리를 개발하는 데 성공했다고 카뉴스차이나가 보도했다. 이번 연구 성과는 미국화학회지(JACS)에 정식 게재됐다고 이 매체는 전했다.

연구팀은 기존 고체 배터리에 널리 쓰이는 폴리비닐리덴 플루오라이드 기반 폴리머 전해질의 낮은 전기화학적 안정성 문제를 해결하기 위해 호환 용매 가소화 전략을 도입했다고 덧붙였다. 전해질 제조 과정에서 휘발성 용매를 일시적으로 투입했다가 증발시키는 이 공법을 통해, 연구팀은 부작용을 줄이고 리튬이 풍부한 안정적인 계면층을 형성하는 데 성공했다고 한다.

새로 개발된 배터리는 고전압·고니켈 양극과 결합한 실험에서 20C의 초고속 충전 속도로 700회 이상 사이클을 반복한 후에도 81.9%의 용량을 유지했다. 이는 약 3분 만에 충전과 방전을 완료하는 가혹한 조건에서도 높은 안정성을 입증한 결과다. 또한 암페어시(Ah)급 파우치 셀로 제작해 실시한 테스트에서는 에너지 밀도 451.5Wh/kg을 달성했는데, 이는 현재 상용화된 LFP 배터리 셀의 평균 에너지 밀도인 200Wh/kg보다 두 배 이상 높은 수치다. 안전성의 척도인 못 침투 테스트도 무난히 통과했다.

이번 연구 성과로 차세대 배터리 시장 주도권을 쥐기 위한 중국 기업과 연구기관들의 기술 경쟁은 한층 더 격화될 전망이다. 최근 간펑리튬이 500Wh/kg급 전고체 배터리의 소규모 생산에 돌입한 데 이어, CATL은 500Wh/kg급 전고체 셀의 시험 생산을 공개했고 선워다와 패러시스 에너지 등도 400~500Wh/kg급 배터리 개발 목표를 잇따라 발표하고 있다.

다만 이러한 차세대 기술 개발 열풍 속에서도 현재 중국 전기차 배터리 시장은 여전히 LFP 배터리가 주도하고 있다. 시장조사업체 중국 EV 데이터트래커에 따르면 CATL이 38.9%의 점유율로 LFP 시장 1위를 굳건히 지키고 있으며, BYD가 20.9%로 그 뒤를 잇고 있다. 고체 배터리의 상용화 이정표가 2026년에서 2027년 사이로 다가오는 가운데, 기존 LFP 시장의 견고한 지배력 속에서 신기술이 얼마나 빠르게 침투할 수 있을지 업계의 이목이 집중된다.


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