LG에너지솔루션, 리튬메탈 배터리 기술 확보…차세대 배터리 시장 지배력 강화

리튬메탈·리튬황·전고체 등 차세대 배터리 연구개발 투자 이어가
LG엔솔 3분기 연구개발비용 7304억원…전년 대비 15.2% 늘어나

LG에너지솔루션의 파우치형 배터리. <사진=LG에너지솔루션>

LG에너지솔루션이 차세대 배터리 시장의 지배력을 강화하고 있다. 특히 최근 리튬메탈 배터리 기술을 확보하고 리튬황 배터리 상용화를 추진하는 등 차세대 배터리 기술 경쟁력 확보에 적극적으로 나서고 있다.

18일 관련 업계에 따르면 LG에너지솔루션은 리튬메탈 배터리의 성능을 높일 수 있는 액체 전해액 기술을 개발하면서 차세대 배터리에 한발 다가갔다.

리튬메탈 배터리는 기존 흑연계 음극재를 리튬메탈로 대체한 제품이다. 기존 리튬이온 배터리보다 음극재의 무게와 부피를 획기적으로 줄일 수 있는 것이 특징이다.

특히 리튬메탈 배터리는 중량당 에너지 밀도를 비교했을 때, 현재까지 알려진 배터리 화학 물질 중에서 에너지 밀도가 가장 높다. 예컨대 고성능 전기차에 적용되는 리튬이온 배터리의 주행거리가 1회 충전에 약 600km라면 리튬메탈 배터리의 주행거리는 약 50% 늘어난 900km 수준이다.

리튬메탈 배터리는 기존 리튬이온 배터리보다 성능이 월등하지만 ‘덴드라이트(Dendrite)’가 복병으로 잠재해 있다. 덴드라이트는 충전을 하는 과정에서 음극 표면에 형성되는 나뭇가지 모양의 결정체를 뜻한다. 이는 ‘수지상 결정’이라고 부르기도 하는데 덴드라이트의 크기가 계속 커질 경우, 분리막을 뚫는 등 배터리 안전성을 낮출 수 있다.

LG에너지솔루션은 덴드라이트의 문제점을 개선하기 위해 세계에서 최초로 ‘붕산염-피란 기반 액체 전해액’을 적용했다. 해당 액체 전해액을 이용해 리튬메탈 음극 표면에 덴드라이트가 형성되는 것을 차단했다. LG에너지솔루션의 이번 연구는 세계적인 과학 학술지인 ‘네이처 에너지’에 게재되는 등 전 세계적으로 기술력을 인정받았다.

LG에너지솔루션은 전 세계 유수 연구기관 및 대학과 손잡고 차세대 배터리 연구개발(R&D)을 이어가고 있다. 이번 리튬메탈에 대한 기술 개발도 LG에너지솔루션의 ‘차세대 배터리 연구소’인 FRL에서 거둔 성과 중 하나다.

또한 LG에너지솔루션은 KAIST, POSTECH, 서울대학교 등 국내 유수 대학과 협력하는 한편, 미국 샌디에이고 캘리포니아 대학(UCSD), 독일 뮌스터대학 내 배터리 연구센터인 MEET과 함께 리튬메탈·리튬황·전고체 배터리 개발을 추진하고 있다.

LG에너지솔루션은 차세대 배터리의 제품군 중에서 리튬황 배터리를 가장 먼저 상용화할 예정이다. LG에너지솔루션은 오는 2025년 항공 모빌리티(UAM)를 중심으로 리튬황 배터리의 상용화를 추진하고 있다.

앞서 LG에너지솔루션은 2020년 한국항공우주연구원과 함께 개발한 고고도(해발 7∼19km) 장기 체공 태양광 무인기에 리튬황 배터리를 탑재한 바 있다. 당시 리튬황 배터리를 탑재한 태양광 무인기는 초고고도(해발 15km 이상)에서 총 13시간의 시험 비행을 성공적으로 마무리했다.

LG에너지솔루션이 리튬메탈 배터리부터 리튬황 배터리, 전고체 배터리 등으로 차세대 배터리 제품군을 늘려나가는 만큼, 연구개발비용도 점차 늘고 있다. LG에너지솔루션의 지난 3분기 연구개발비용은 7304억원으로 전년 대비(6340억원) 15.2% 늘었다.

LG에너지솔루션 관계자는 “꾸준한 연구개발 투자를 통해 압도적인 기술 경쟁력을 바탕으로 글로벌 배터리 시장에서 영향력을 확대해 나갈 것이다”고 말했다.

[CEO스코어데일리 / 박대한 기자 / dayhan@ceoscore.co.kr]

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