LG에너지솔루션, 겨울에 오래 쓰고 열폭주 막는 전해질 기술 확보

[아이뉴스24 박지은 기자] LG에너지솔루션이 리튬이온전지의 저온 성능을 확보하면서도 열 폭주를 90% 이상 억제할 수 있는 전해질 기술을 개발했다.

LG에너지솔루션은 20일 포항공과대학교(포스텍), 성균관대학교와 공동 연구를 통해 리튬이온전지의 저온 성능과 열안전성을 동시에 개선할 수 있는 전해질 핵심 기술을 확보했다고 밝혔다.

공동 연구팀은 영하 20도 환경에서도 100회 충·방전 후 기존 전해질 대비 87%의 용량을 유지하면서, 열 폭주를 90% 이상 억제할 수 있는 전해질을 구현했다.

이번 연구 결과는 에너지 분야 국제 학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼스(Advanced Energy Materials)’와 ‘저널 오브 머티리얼스 케미스트리 A(Journal of Materials Chemistry A)’에 게재됐다.

연구팀은 ‘알릴 트리메틸 포스포늄(ATP)’ 계열 이온성 화합물을 활용했다.

이온성 화합물은 플러스와 마이너스 전하를 띤 이온이 결합한 물질로, 전해질 내에서 이온을 이동시켜 전류를 흐르게 하는 역할을 한다. ATP 계열 화합물은 단순 첨가제를 넘어 전해질의 동결점을 낮추고 계면 반응을 안정화하는 다기능성 소재로 주목받고 있다.

연구팀은 이 물질을 전해질에 적용해 리튬이온전지의 성능 저하 주요 원인인 저온 이온 이동 저하와 계면 불안정성을 동시에 개선하는 데 성공했다.

즉, 추운 날씨에 전기차 배터리가 빨리 닳는 현상을 줄이면서도, 불의의 사고 시 열 폭주를 90% 이상 억제할 수 있는 전해질을 개발했다는 의미다.

LG에너지솔루션은 이번 기술을 극저온 환경에서 작동하는 특수 목적 배터리나 고용량 실리콘 음극을 적용한 차세대 배터리 등에 활용할 계획이다.

포스텍 이기라 교수는 “산업 현장의 기술 과제를 학문적으로 재해석해 실질적인 솔루션으로 발전시킨 모범적 산학협력 사례”라고 평가했다. 성균관대 박호석 교수는 “ATP 이온성 화합물의 분자 설계 자유도를 활용하면 전고체전지나 리튬금속전지로의 확장도 가능하다”고 말했다.

LG에너지솔루션 관계자는 “이번 연구는 하나의 이온성 화합물 플랫폼으로 성능과 안전성이라는 상충된 요구를 동시에 충족시킨 혁신적 사례”라며 “ATP 기반 전해질 기술은 전기차뿐 아니라 항공·우주, 극저온 환경용 배터리 등 다양한 분야에 새로운 고객 가치를 제공할 것”이라고 밝혔다.