LG에너지솔루션과 삼성SDI가 차세대 배터리 사업에 한층 속도를 내고 있다. LG에너지솔루션은 리튬메탈전지의 기존 한계를 넘는 원천기술 개발에 성공했고, 삼성SDI는 '꿈의 배터리'로 불리는 전고체 배터리의 사업화 추진팀을 신설하며 차세대 기술 선점에 집중하고 있다.
7일 배터리업계에 따르면 LG에너지솔루션과 한국과학기술원(KAIST)의 공동 연구팀은 리튬메탈전지의 성능을 획기적으로 늘릴 수 있는 원천기술 개발에 성공했다. 리튬메탈전지는 기존 리튬이온전지의 흑연계 음극재를 리튬메탈로 대체해 음극재의 무게와 부피를 줄인 차세대 배터리다.
이번에 개발한 원천기술은 리튬메탈전지의 충방전 효율을 향상하는 것은 물론 1회 충전에 900㎞ 주행이 가능하다. 현재 고성능 전기차에 적용되는 리튬이온전지의 주행거리인 약 600km보다 50% 높은 수준이다.
또 400회 이상 재충전이 가능할 만큼 수명 안정성을 확보했다. 기존 리튬메탈전지의 재충전 횟수는 약 200~250회다. 기존 리튬메탈전지는 덴드라이트와 지속적인 부식이 단점으로 지적돼 왔는데, '붕산염-피란 기반 액체 전해액'을 세계 최초로 적용하면서 한계를 극복한 것이다.
리튬메탈전지의 주행거리와 수명이라는 대표적인 난제를 해결하면서 차세대 배터리의 상용화에 한 걸음 더 다가가게 됐다. 이번 연구논문은 충방전 효율과 수명을 대폭 개선한 기술로 세계적인 과학 학술지 '네이처 에너지'에 지난 11월 23일 게재되기도 했다.
이번 원천 기술 개발의 성공은 LG에너지솔루션이 KAIST와 'FRL'을 설립한 지 2년여 만에 얻은 결과다. FRL은 LG에너지솔루션이 국내외 유수 대학, 연구기관들과 차세대 배터리 관련 연구개발 과제를 수행하는 공동 연구센터로, 미국 샌디에이고 캘리포니아 대학, 독일 뮌스턴 대학, 독일 국가연구기관인 헬름홀츠 연구소 등과도 운영 중이다.
정근창 LG에너지솔루션 미래기술센터장은 "액체 전해액을 사용하는 리튬메탈전지의 대표적인 난제를 해결해 상용화에 한 걸음 더 다가설 수 있게 됐다는 데 의의가 있다"며 "앞으로도 FRL과의 적극적인 협력을 통해 차세대 배터리의 상용화에 앞장서 나가겠다"고 말했다.
삼성SDI는 지난 4일 최윤호 사장의 3대 경영 방침을 중심으로 정기 조직 개편을 단행했다. 이번 조직개편에서 가장 눈에 띄는 것은 'ASB(All Solid Battery) 사업화 추진팀'의 신설이다. ASB 사업화 추진팀은 삼성SDI 중대형전지사업부 내 직속 조직으로 전고체 배터리 사업의 본격적인 추진을 위해 새로 꾸려졌다.
전고체 배터리는 양극과 음극 사이에서 이온을 전달하는 전해질을 기존 액체에서 고체로 대체해 안전성과 성능 면에서 진일보한 차세대 배터리다. 기존 리튬이온배터리보다 에너지 밀도가 높고 화재나 폭발 위험성이 낮다는 장점이 있어 이른바 '꿈의 배터리'로 불린다.
ASB 사업화 추진팀은 고주영 중대형전지사업부 마케팅팀장(부사장)이 맡는다. 삼성SDI는 ASB 사업화 추진팀 신설을 통해 그동안 축적해온 업계 최고 수준의 기술력을 바탕으로 현재 진행되는 고객들과의 프로젝트에 속도를 내 전고체 배터리 상용화 시점을 앞당기겠다는 계획인 것으로 알려졌다. 삼성SDI는 전고체 배터리의 상용화 시점을 2027년으로 발표한 바 있다.
삼성SDI는 올해 3월 국내 배터리 업계 최초로 수원에 위치한 연구소 내에 약 6500㎡ 규모의 전고체 배터리 파일럿 라인 구축을 완료했다. 전고체 배터리 파일럿 라인의 이름은 'Solid'(고체), 'Sole'(독보적인), 'Samsung SDI'(삼성SDI)의 앞 글자를 따 'S라인'이라고 붙였다.
삼성SDI는 올해 하반기부터 시제품 생산에 돌입했다. S라인은 전고체 배터리 전용 극 판부터 고체 전해질 공정설비, 배터리 내부 이온이 원활하게 전달되도록 하는 배터리 셀 조립 설비 등 신규 공법과 인프라가 적용됐다. 이를 통해 에너지 밀도를 1리터당 800~900와트시로 끌어올린다는 목표다.
