LG엔솔⋅연세대, `실리콘 음극재` 난제 해결…400사이클 이후 88% 용량 유지

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LG엔솔⋅연세대, '실리콘 음극재' 난제 해결…400사이클 이후 88% 용량 유지

디지털데일리 발행일 2024-12-10 15:59:34

배태용 기자

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연세대 서지영 연구원, 김중휘 연구원, 대구경북과학기술원(DGIST) 김수환 연구원, 연세대 이용민 교수, 이상영 교수. [ⓒLG에너지솔루션]

[디지털데일리 배태용 기자] LG에너지솔루션과 연세대학교가 차세대 배터리 시장에서 주목받는 핵심 소재인 '실리콘 음극재' 분야에서 기술적 난제를 해결했다.

연세대 화공생명공학과 이상영·이용민 교수팀은 LG에너지솔루션과 공동 연구를 통해 충·방전 중 부피 팽창이라는 실리콘 음극재의 기술적 한계를 극복할 실마리를 찾았다고 10일 밝혔다. 연구 결과는 세계적 권위의 과학 저널인 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)'에 게재됐다.

이번 연구는 실리콘 음극재의 단점으로 지적돼 온 셀 구조 붕괴와 분리막 손상 문제를 새로운 관점에서 해결했다는 점에서 주목된다. 연구팀은 기존 실리콘 음극재 개선에 초점을 맞추는 방식을 넘어, 무기물 기반의 고강도 분리막 설계 등 배터리 시스템 전체를 고려한 접근법을 제시했다. 이를 통해 개선된 배터리는 고속 충·방전 400사이클 후에도 88% 이상의 용량 유지율을 기록하며 우수한 성능을 입증했다.

이상영 교수는 "이번 연구는 실리콘 음극재의 수명 문제를 해결하기 위해 소재 자체를 넘어 배터리 시스템 전체를 바라보는 혁신적인 접근법을 제시한 것이 가장 큰 의의"라며 "이 연구가 차세대 배터리 기술 개발에 새로운 방향성을 제시할 것으로 기대된다"고 말했다.

실리콘 음극재는 기존 흑연 대비 10배 이상의 에너지 밀도를 제공해 전기차 주행거리를 늘리고 급속 충전에 유리한 차세대 소재로 평가받고 있다. 그러나 충·방전 과정에서 발생하는 부피 팽창 문제로 인해 실제 적용이 어려운 상황이었다. 이번 연구는 이러한 한계를 극복함으로써 차세대 배터리 기술 상용화 가능성을 한층 높였다는 평가다.

김제영 LG에너지솔루션 CTO는 "앞으로도 오픈 이노베이션 전략을 통해 차별화된 기술력으로 세계 시장을 선도할 것"이라며 "제품 포트폴리오를 다양화하고 고객 가치를 창출하기 위해 최선을 다하겠다"고 밝혔다.

한편, LG에너지솔루션은 이번 연구 외에도 '배터리 챌린지', '산학협력 콘퍼런스' 등을 통해 글로벌 스타트업 및 학계와 협력하며 차세대 배터리 기술 확보에 적극 나서고 있다. 이를 통해 배터리 산업의 기술 발전을 가속화하고 시장 내 경쟁력을 지속적으로 강화하고 있다.