덴드라이트 문제 극복한 ‘응집 억제형 신규 액체 전해액’ 기술 공개, 세계적 학술지 ‘네이처 에너지’ 게재
한국 연구진이 전기차 배터리 기술의 오랜 난제였던 리튬메탈전지의 급속 충전 및 장수명 상용화 가능성을 열었다. 카이스트(KAIST)와 LG에너지솔루션의 협력 연구 성과로, 미래 모빌리티 시장의 판도를 바꿀 기술로 주목된다.
◇ 덴드라이트 난제 극복, 12분 충전 800km 주행 실현
김희탁 KAIST 생명화학공학과 교수 연구팀과 LG에너지솔루션 프론티어 연구소(FRL)는 리튬메탈전지에서 충전 시 음극 표면에 형성되는 나뭇가지 모양의 덴드라이트(Dendrite) 문제를 해결하는 응집 억제형 신규 액체 전해액 기술을 개발했다고 4일 밝혔다.
덴드라이트는 배터리 성능 저하와 내부 단락을 유발하며, 급속 충전 환경에서 특히 위험하다.
연구팀은 리튬 이온(Li⁺)과 결합력이 약한 음이온 구조를 활용해 계면 불균일성을 최소화하고 덴드라이트 성장을 억제했다. 이를 통해 4C 충전 속도, 즉 12분 내 5–70% 충전 상태(SoC)를 350회 이상 반복 가능한 리튬메탈전지를 구현했다. 1회 충전으로 최대 800km 주행이 가능하며 386 Wh kg⁻¹ 고에너지 설계에서도 17분 내 10–80% SoC 달성과 180사이클 이상 수명을 확보했다.
◇ 산학 협력의 성공 모델, 전기차 핵심 기술 확보
이번 기술은 높은 에너지밀도를 유지하면서도 기존 리튬메탈전지의 느린 충전 속도 한계를 극복했다는 점에서 의미가 크다. 김제영 LG에너지솔루션 CTO 전무는 "FRL과 4년간 이어온 산학 협력이 유의미한 성과를 창출했다"며 협력 강화의 중요성을 강조했다. 김희탁 KAIST 교수는 "계면 구조 이해를 바탕으로 기술적 난제를 돌파하며 전기차 도입의 큰 장벽을 넘어섰다"고 평가했다.
연구는 권혁진 KAIST 박사가 제1 저자로 참여했으며 세계적 학술지 ‘네이처 에너지(Nature Energy)’ 3일 자에 게재됐다. ‘네이처 에너지’는 에너지 분야 182개 학술지 중 IF 1위, 전 분야 2만여개 학술지 중 23위를 기록한 권위 있는 학술지로, 이번 연구의 세계적 파급력을 입증한다.
대전= 조준영 굿모닝경제 기자