9월 24일 국내 배터리 3사 중 하나인 LG에너지솔루션(이하 ‘LG엔솔’)은 미국 샌디에이고 대학교(UCSD) 공동 연구팀과 상온에서도 고속충전이 가능한 전고체 배터리 기술을 개발했다고 밝혔다.

‘전고체 배터리’는 배터리 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 액체에서 고체로 대체해 전기차에 탑재되는 리튬이온 배터리보다 에너지 밀도를 높일 수 있다.

기존 개발된 전고체 배터리는 온도에 민감해 60도 이상의 고온에서만 충전할 수 있고 느린 충전 속도 문제를 해결하지 못 했었다.

연구팀은 이 문제를 해결하고자 전고체 배터리의 음극에서 도전(導電)재와 바인더를 제거하고 5㎛(마이크로미터) 내외의 입자 크기를 가진 ‘마이크로 실리콘 음극재’를 적용했다.

실리콘 음극제는 기존 흑연 음극제에 비해 10배 이상 높은 용량을 보유해 배터리의 에너지 밀도 향상을 위한 필수 소재로 채택됐지만 충전‧방전 중 큰 부피 변화 때문에 실제 적용이 까다로운 소재로 알려졌다.

공동 연구팀이 기술 개발에 성공한 전고체 배터리는 500번 이상의 충·방전 이후에도 80% 이상의 잔존 용량을 유지하고, 리튬이온 배터리에 비해 에너지 밀도를 40% 높여 전고체 배터리 상용화를 앞당기는 기술로 평가된다.

헤딩 연구에 대한 연구논문은 9월 24일자 ‘사이언스(Science)’지(373권 6562호)에 실렸다.

LG엔솔 김명환 CPO 사장은 “이번 연구 결과를 통해 차세대 배터리로 주목받고 있는 전고체 배터리 상용화에 한 걸음 더 다가가게 됐다”며 “차세대 배터리 분야에서도 차별화된 기술력으로 세계 시장을 선도해나갈 것”이라고 말했다.

지난 9월 9일 도요타자동차는 세계 첫 전고체 배터리를 탑재한 전기차 시제품을 공식 유튜브 채널을 통해 공개하며 향후 2~3년 내에 전고체 배터리를 탑재한 전기차를 상용화할 계획이라고 밝혔다.

또 테슬라 모델X, GM 볼트 등 전기차 화재가 잇따르면서 전기차 배터리에 대한 안전성이 도마 위에 오르며 전고체 등 차세대 배터리에 대한 글로벌 수요가 증가할 전망이다.

이에 따라 국내 배터리 3사인 LG에너지솔루션‧삼성SDI‧SK이노베이션을 비롯해 중국의 CATL, 일본의 파나소닉 등이 치열한 순위 싸움을 벌이고 있다.