일요주간 - LG에너지솔루션, 황 양극 전고체 배터리 구현…차세대 고용량 배터리 가능성 제시

▲ LG에너지솔루션에서 운영하는 FRL에서 연구원이 전고체 배터리를 연구하고 있다.(사진=LG에너지솔루션)

LG에너지솔루션이 황을 양극 소재로 활용한 전고체 배터리 기술을 실제 셀 형태로 구현하며 차세대 고용량 배터리 기술의 새로운 가능성을 제시했다.

LG에너지솔루션은 시카고대학교 셜리 멍 교수 연구팀과 공동으로 진행한 전고체 배터리 연구 성과가 지난 2월 27일 에너지 분야 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션스에 게재됐다고 5일 밝혔다.

이번 연구는 LG에너지솔루션이 미국 UC샌디에이고와 시카고대학교 프리츠커 분자공학대학과 함께 운영하는 공동 연구 조직 FRL에서 수행된 대표적인 연구 결과다.

연구의 핵심은 차세대 양극 소재로 주목받아 온 황을 활용해 높은 에너지 저장 성능을 구현한 점이다. 황은 가격이 저렴하고 자원이 풍부한 데다 이론적으로 약 1675mAh/g 수준의 높은 용량을 구현할 수 있어 차세대 배터리 소재로 꾸준히 연구돼 왔다.

다만 기존 리튬이온전지 구조에서는 충·방전 과정에서 생성되는 황 화합물이 전해질로 용출되는 폴리설파이드 현상이 발생해 성능 저하와 수명 문제를 유발하는 한계가 있었다.

연구진은 이러한 문제를 해결하기 위해 액체 전해질 대신 고체 전해질을 적용한 전고체 배터리 구조를 도입했다. 이를 통해 황 화합물 용출 환경을 원천적으로 차단했고 약 1500mAh/g 수준의 높은 용량과 안정적인 수명 성능을 확보하는 데 성공했다.

특히 이번 성과는 실험용 코인셀 수준을 넘어 실제 파우치형 셀에서도 동일한 성능을 구현한 것으로 확인돼 상용화 가능성을 한층 높였다는 평가다.

LG에너지솔루션은 이번 연구가 황 기반 양극 소재를 적용해 기존 리튬이온전지보다 한 단계 높은 에너지 밀도를 구현할 수 있는 가능성을 확인했다는 점에서 의미가 크다고 설명했다. 회사는 향후 학계와 산업계 협력을 기반으로 안전성과 에너지 밀도, 비용 경쟁력을 동시에 확보한 차세대 배터리 기술 개발을 지속적으로 확대해 나갈 계획이다.

한편 이번 연구를 주도한 셜리 멍 교수는 인터배터리 2026 행사에서 열리는 더 배터리 콘퍼런스에 연사로 참석해 전고체 배터리와 차세대 배터리 기술 발전 방향에 대해 발표할 예정이다.

일요주간 / 이수근 기자 lee850191@naver.com 

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