LG엔솔 '무음극 전지' 개발 순항...상용화는 언제?

[이코노믹데일리] LG에너지솔루션이 무음극전지 개발에 박차를 가하고 있다. 기존보다 더 작고 가볍고 더 오래 사용할 수 있는 배터리를 만든다는 것이다. 전문가들은 균일성을 확보해 무음극전지를 적용한 전고체 배터리 개발에 힘 써야 한다는 입장이다.

31일 LG에너지솔루션에 따르면 음극 활물질 자체를 없앤 무음극전지 개발이 순조롭게 진행되고 있다.

일반적으로 리튬이온 배터리는 양극재, 음극재, 분리막, 전해질 등 4대 소재로 구성된다. 이중 음극은 배터리 충전 시 양극에서 이동한 리튬이온을 저장하는 역할을 맡으며 흑연이나 실리콘 등 음극 활성 물질이 사용된다.

이때 무음극전지란 음극 소재 안에 리튬이 저장되는 공간이 없는 구조로 충전할 때 리튬이 직접 집전체에 도금된다. 방전될 경우에는 탈리(따로 벗어남)된다.

무음극전지는 에너지 밀도를 높이고 제조 공정을 단순화하는데 유리한 차세대 기술로 주목받고 있다. 기존 배터리는 충전할 때 일정한 두께의 음극층이 존재해 셀에 일정한 부피를 차지했다. 하지만 무음극전지는 충전이 이뤄질 때만 도금돼 초기 셀 두께를 줄일 수 있어 공간 활용이 높아지는 것이다. 이로써 구조적 이점이 추가돼 같은 부피라도 리튭을 더 많이 저장할 수 있어 에너지 밀도 향상에 유리해진다.

전고체배터리와 결합할 경우 무음극전지에서 얻는 구조적 이점과 전고제전지의 안정성이 결합돼 기존보다 높은 시너지 효과가 발생할 것으로 업계는 내다보고 있다. 전고체배터리는 고체 전해질을 사용해 안정적이며 부정적 반응을 최소화하는데 이와 결합할 경우 도금과 탈리까지의 사이클이 안정적으로 반복돼 리튬 손실을 줄여 성능을 확보한다는 것이 골자다.

앞서 전고체배터리는 고체 전해질을 사용해 안정성과 에너지 밀도를 크게 높인 차세대 이차전지 종류 중 하나다.

LG엔솔은 제조 공정비와 원재료비 절감도 기대하고 있다. 음극 활물질 층을 형성하는 공정이 단순화된다면 그만큼 제조 공정이 간소화한다는 의미인데 이는 곧 원재료비 절감과 공정성 향상으로 이어지게 된다.

해당 기술은 이정필 미래기술센터 황화물계전고체전지1PJT 소속 전문가가 개발했으며 지난 2021년 10월에 특허 출원을 완료해 LG엔솔의 기술로 보호받고 있다.

LG에너지솔루션 관계자는 "이 기술은 오는 2029년 하반기를 목표로 상용화할 예정"이라고 말했다.

전문가들은 무음극전지 개발에 대해 긍정적인 인식을 보이고 있다.

익명을 요청한 한 연세대 신소재공학과 교수는 "무음극전지를 활용한 배터리를 탑재하면 무게 단위당 담아낼 용량이 커져 1회 충전 시 전기차 주행거리가 비약적으로 향상할 수 있을 것"이라며 "전지 내부 균일성을 확보하는 것이 관건"이라고 말했다.