LG에너지솔루션과 삼성SDI가 배터리 원천기술 역량 강화에 나선다. 이를 통해 중국 의존도를 낮춤과 동시에 주행 가능 거리는 확대하고 화재 위험성은 대폭 개선한단 계획이다.

7일 LG엔솔에 따르면 LG엔솔과 카이스트 공동 연구팀은 차세대 배터리 중 하나로 주목받고 있는 '리튬메탈전지'의 성능을 획기적으로 늘리는데 성공했다.

리튬메탈전지는 현재 배터리 시장을 점유하고 있는 리튬이온전지에 비해 주행거리는 약 50% 더 늘었다. 전기차 사용자들의 큰 고충 중 하나였던 충전과 방전에 대한 효율도 큰 폭으로 개선했다. 

LG엔솔 관계자는 "1회 충전에 900km 주행과 400회 이상 재충전까지 기대할 수 있는 신기술을 개발했다"며 "이번 연구 결과는 3대 과학 학술지로 꼽히는 네이처 에너지에 게재될 만큼 배터리 분야에 있어 혁신적인 기술임과 동시에 당사의 배터리 기술 발전에 대한 진심을 보여주는 단편적 계기가 됐다"고 밝혔다. 

공동연구팀이 개발에 성공한 기술은 흑연계 음극재를 리튬 메탈로 대체해, 기존 리튬이온전지보다 음극재의 무게와 부피를 획기적으로 줄인 배터리다. 공동연구팀은 세계 최초로 ‘붕산염-피란(borate-pyran) 기반 액체 전해액’을 적용해, 충전, 방전 시 리튬 메탈 음극 표면에 형성되는 수 ㎚(10억분의 1m) 두께의 고체 전해질 층(SEI)을 치밀한 구조로 재구성해 기존 리튬메탈전지에서 골칫거리였던 전해액과 리튬 메탈 음극 간의 부식 반응을 차단할 수 있게 했다.

특히 본지가 한국수출입은행 해외경제연구소를 통해 확인한 결과 배터리 업계의 고질적 문제점으로 거론되는 원자재에 대한 대(對) 중국 의존도를 이번 공동연구팀이 만든 배터리는 낮출 수 있다. 흑연 소재 사용을 줄일 수 있기 때문이다.

삼성SDI, 전고체 배터리 개발로 화재 발생률 낮출 것

LG엔솔이 기존의 배터리를 보완해 신기술을 만들었다면 삼성SDI는 완전히 새로운 형식의 배터리를 만들 예정이다. 새로운 형식은 전고체 배터리로 대변된다. 삼성SDI가 변혁을 가져올 수 있었던 이유는,  최윤호 삼성SDI 사장의 3대 경영 방침(초격차 기술 경쟁력·최고의 품질·수익성 우위의 질적 성장) 중심으로 한 정기 조직 개편이 한몫했다.

최윤호 사장은 이번 조직개편을 통해 ASB(All Solid Battery) 사업화 추진팀을 신설하고, 전고체 배터리 개발 및 사업을 맡겼다. 전고체 배터리는 시중에서 활용되고 있는 리튬이온배터리의 단점인 화재 취약성을 대폭 개선해 안전성이 현재 사용되고 있는 리튬이온배터리에 비해 높다.

전고체 배터리는 양극과 음극 사이에서 이온을 전달하는 전해질이 액체가 아닌 고체 형태다. 전해질이 액체인 리튬이온 배터리는 화재 위험성이 크지만 전고체 배터리는 안정적 구조로 안전성이 높아 ‘꿈의 배터리’로 불린다.

현재까지 고체 전해질 설계와 합성에 성공해 전고체 전지 시제품을 만드는 등 기술 개발을 선도해 온 삼성SDI는 이 꿈의 배터리를 2027년까지 상용화할 계획이다.