서울 LG화학이 전고체 배터리 성능을 대폭 향상시키는 기술을 개발했다.

기존 공정(액상법)으로 만든 전해질은 입자크기 불균형으로 빈틈이 발생해 리튬 이온의 이동을 저해하고, LG화학의 신규 공정(스프레이 재결정화)은 전해질 입자크기가 균등해 리튬 이온의 이동이 원활함

LG화학은 25일 전고체 배터리의 핵심 소재인 고체 전해질의 입자 크기를 균일하게 제어하는 기술을 개발, 해당 연구 결과가 세계적인 학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)’에 게재됐다고 밝혔다.

이번 연구는 LG화학 차세대소재연구소와 한양대학교 송태섭 교수 연구팀과 공동으로 진행한 것으로 전고체 배터리의 상용화 가능성을 한층 높인 성과다.

전고체 배터리는 기존 리튬 배터리에서 사용하는 액체 전해질 대신 고체 상태의 전해질을 사용한다. 안전하고 에너지 효율이 높지만 고체로 되어 있어 입자 크기가 균일하지 않으면 전지 내에 빈 틈이 생겨 성능이 떨어지는 문제가 있었다.

LG화학과 한양대 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 전해질 입자의 생산공정에 스프레이 재결정화(Spray-Recrystallization)기술을 적용했다.

스프레이 재결정화 기술은 전해질 용액을 미세한 방울로 분사한 뒤 용매가 증발하면서 균일한 구형의 입자를 생산하는 방식이다. 기존의 방식으로 만들어진 전해질 입자의 크기가 불균일한 단점을 효과적으로 개선할 수 있다.

균일한 전해질은 양극 활물질과 더욱 촘촘하게 밀착되고 이를 통해 리튬 이온이 더 쉽게 이동할 수 있다. 기존 방식 전해질을 사용한 전지 대비 기본 용량은 약 15%, 고속방전용량은 약 50% 증가하였다. 배터리의 고속방전용량은 고출력 장치에 적용하기 위한 핵심 성능이다.

LG화학은 이번 기술을 기반으로 고체 전해질 개발 속도를 높이고 전고체 배터리 상용화에 박차를 가할 계획이다.

LG화학 신학철 부회장은 “이번 연구는 전고체 배터리 상용화의 핵심 과제를 해결한 의미 있는 성과”이라며, “LG화학은 차세대 배터리 기술 경쟁력을 강화해 글로벌 시장을 선도해 나갈 것” 이라고 말했다.

◇ 논문 정보
- 논문명 : Manipulating the size of solid electrolyte particles via spray-recrystallization: Toward reliable and high energy density all-solid-state batteries
- DOI 링크 : https://doi.org/10.1002/aenm.202504330
- 제1저자 : 한양대 이승우 학생
- 교신저자 : 한양대 송태섭 교수
- 공저자 : LG화학 박창훈 PL, 김정헌 책임, 이승호 책임

웹사이트: http://www.lgchem.com