[에너지산업신문]
리튬이온전지의 저온 성능과 열폭주 문제를 동시에 개선한 핵심 기술이 국내 연구진 협업으로 개발됐다.

LG에너지솔루션은 포항공과대학교(포스텍), 성균관대와 함께 ‘알릴 트리메틸 포스포늄(APT)’ 계열 이온성 화합물을 활용한 전해질을 개발해, 영하 20도에서도 100회 충·방전 후 87%의 용량을 유지하고, 열폭주를 90% 이상 억제하는 데 성공했다고 20일 밝혔다.

이 기술은 전해질의 동결점을 낮추고 계면 반응을 안정화해, 저온에서의 이온 이동성과 열안전성을 동시에 향상시킨 것이 특징이다. 기존 배터리 셀이 동일 조건에서 약 10% 용량만 유지하는 것과 비교해 성능 개선이 두드러진다.

해당 연구는 에너지 분야 권위 학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)’와 ‘저널 오브 머티리얼즈 케미스트리 A(Journal of Materials Chemistry A)’에 각각 게재됐다. 후속 연구에서는 APT 화합물을 실리콘 음극 전지에 적용해 발화 시 열 발생량을 90% 줄이는 성과도 확인됐다.

이번 성과는 LG에너지솔루션의 셀 제작 인프라, 포스텍의 화합물 합성 기술, 성균관대의 계면 분석 역량이 결합된 결과다. 연구진은 향후 이 기술이 극저온 환경용 배터리, 고용량 실리콘 음극 기반 차세대 전지, 전고체·리튬금속 전지 등 다양한 분야로 확장될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 한편 LG에너지솔루션은 국내외 대학 및 연구기관과 산학협력을 확대 중이며, 국내에서는 연세대·고려대·포스텍·한양대·카이스트, 해외에서는 캘리포니아대 샌디에고·뮌스터대 등과 협력하고 있다.

이기라 포스텍 교수는 “산업 현장의 기술 과제를 학문적으로 재해석해 실질적인 솔루션으로 발전시킨 모범적인 산학협력 모델”이라고 평가했다. 박호석 성균관대 교수는 “APT 이온성 화합물의 분자 설계 자유도를 활용하면 향후 전고체전지와 리튬금속 전지로 확장할 수 있을 것”이라고 말했다.

LG에너지솔루션은 “APT 기반 전해질은 전기차뿐 아니라 항공·우주 등 특수 환경에서도 새로운 고객 가치를 제공할 수 있는 혁신적 플랫폼”이라고 밝혔다.

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