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[박한나의 배터리ON] LG엔솔·SK온, `인터배터리 2024`에서 어떤 신기술 선보일까?

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[편집자주] '박한나의 배터리ON'은 독자들이 궁금해하는 배터리 분야의 질문을 대신 해드리는 코너입니다. LG에너지솔루션과 삼성SDI, SK온을 비롯해 배터리 밸류체인에 걸쳐 있는 다양한 궁금증을 물어보고 낱낱이 전달하고자 합니다.

"국내 최대 배터리 전시회인 '인터배터리 2024'가 오는 6일부터 사흘간 서울 강남구 코엑스에서 열립니다. 전 세계 18개국 579개 배터리업체가 참가해 1896개의 부스를 꾸리는데 LG에너지솔루션과 SK온은 이번 전시회에서 어떤 신기술을 보여주나요?"

LG에너지솔루션은 니켈·코발트·망간(NCM)과 리튬·인산·철(LFP) 배터리에 모두 적용 가능한 파우치형 셀투팩 기술을 올해 인터배터리에서 최초로 공개한다. NCM과 LFP 배터리에 모두 적용할 수 있는 셀투팩 기술을 개발한 것은 배터리 업계 최초다.

기존의 전기차 배터리는 '셀-모듈-팩'으로 구성되는데, 셀투팩은 모듈 단계를 제거한 것이다. 팩에 직접 셀을 조립함으로써 공간 효율을 극대화해 에너지 밀도를 높인 것이 특징이다. 모듈 공간에 셀을 더 장착해 전기차의 주행거리를 늘릴 수 있는 것이다.

또 셀투팩은 팩을 구성하는 부품은 줄이고 공정은 단순화해 배터리의 무게를 줄일 수 있다. 이는 제조원가 절감으로 이어진다. LG에너지솔루션은 이번 전시에 실제와 유사한 크기로 제작된 자동차 목업에 셀투팩을 적용한 배터리를 장착해 새 기술을 한눈에 이해할 수 있도록 한다는 계획이다.

LG에너지솔루션은 이번에 소재에 국한하지 않는 셀투팩 방식의 파우치형 배터리를 개발하면서 경쟁 우위를 가지게 됐다. 중국의 대표적인 배터리업체인 CATL과 BYD는 셀투팩 방식을 활용해 무겁고 부피가 큰 LFP 배터리의 단점을 상쇄해 왔지만, NCM은 아직 개발 중이다.

LG에너지솔루션 관계자는 "소재에 관계없이 적용 가능하도록 개발한 파우치형 셀투팩 기술은 최초 공개"라며 "파우치 셀의 가벼운 무게 특성을 가져가면서도 팩의 강성을 높이고 검증된 열 전이 방지 기술을 적용해 안정성을 강화했다"고 말했다.

SK온은 이번 인터배터리에서 기존의 급속충전(SF) 배터리 대비 에너지 밀도는 높고 급속충전 성능은 유지한 신제품 '어드밴스드(Advanced) SF 배터리'를 선보인다. SF 배터리는 SK온이 2021년 처음 공개한 하이니켈 배터리로, 18분 만에 셀 용량의 10%에서 80%까지 충전할 수 있다.

Advanced SF 배터리는 이보다 에너지 밀도는 9% 높이면서 급속충전 시간은 유지했다. 에너지 밀도가 높을수록 많은 에너지를 저장할 수 있어 1회 충전 시 주행거리가 늘어나는 효과를 낼 수 있는 것이다.

Advanced SF 배터리는 SK온이 고유의 급속충전 기술을 끊임없이 개선해 얻어낸 성과다. 배터리 충전 속도는 리튬이온 이동 거리와 이동 속도에 따라 결정된다. 보통 에너지 밀도가 높으면 충전 시 음극저항이 높아 리튬이온 이동속도가 느려져 충전 시간이 길어진다.

SK온은 특수 코팅공법으로 음극 저항을 획기적으로 낮추고, 음극 정렬 공법을 적용해 리튬이온 이동경로를 단축했다. 여기에 배터리 충전 속도를 최대화할 수 있는 분석 기술로 최적화된 급속충전 프로토콜까지 구현하면서 Advanced SF 배터리를 개발했다.

또 SK온은 급속충전 시간을 18분에서 15분으로 단축한 'SF+ 배터리'도 선보인다. SK온만의 이중 레이어 구조에 고용량 실리콘과 저저항 흑연을 배치해 리튬이온 이동 거리를 줄이고, 이동 속도는 높였다. 고용량인 실리콘은 이동 거리를, 저항이 작은 흑연은 이동 속도를 각각 개선시킨다.

SK온 관계자는 "전시관을 찾은 관객들은 SK온이 지닌 글로벌 최고수준 연구개발 능력을 직간접적으로 체험할 수 있을 것"이라며 "앞으로도 끊임없는 혁신기술 개발과 포트폴리오 다변화로 다양한 고객사 요구에 부응할 것"이라고 말했다.박한나기자 park27@dt.co.kr

[박한나의 배터리ON] LG엔솔·SK온, `인터배터리 2024`에서 어떤 신기술 선보일까?
파우치형 셀투팩(CTP). LG에너지솔루션 제공.

[박한나의 배터리ON] LG엔솔·SK온, `인터배터리 2024`에서 어떤 신기술 선보일까?
Advanced SF배터리. SK온 제공.




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