[서울=뉴시스]이창훈 기자 = LG에너지솔루션과 서울대 연구팀이 코발트를 쓰지 않는 차세대 LMR 배터리의 대형 셀 상용화 발판을 마련했다.

LG에너지솔루션이 서울대 화학부 임종우 교수 연구진과의 공동 연구를 통해 차세대 리튬망간리치(LMR) 배터리의 전기차용 대형 셀 적용 가능성을 높이는 연구 성과를 달성했다고 7일 밝혔다.

LG에너지솔루션이 연구개발(R&D) 투자를 지속 확대한 것이 차세대 기술 확보 성과로 이어지고 있다는 분석이다.

실제 LG에너지솔루션의 상반기 R&D 비용은 역대 최대 규모인 7259억원으로 집계됐다.

이번 연구 결과는 세계적인 권위의 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션즈에 게재됐다.

공동 연구팀은 LMR 배터리 충·방전 과정에서 발생하는 가스 발생과 용량 저하의 원인을 규명하고 이를 제어할 수 있는 대형 셀 최적 운용 조건을 개발했다.

LMR은 코발트를 사용하지 않고 저렴한 망간을 주원료로 활용해 소재 비용을 획기적으로 줄일 수 있는 차세대 양극 소재다.

소재 내부의 산소까지 에너지 저장에 활용 가능해 높은 에너지 밀도를 구현할 수 있다.

다만 충전 중 산화된 산소가 방전 과정에서 완벽히 회복되지 않으면 배터리 내부 구조 손상과 가스 발생을 유발할 수 있다는 점이 한계로 거론됐다.

이에 공동 연구팀은 산소 회복을 좌우하는 핵심 변수가 충전 상한 전압과 함께 방전 하한 전압에도 있음을 입증했다.

구체적으로 충전 상한 전압을 4.6볼트(V)에서 4.3V로 낮추자 산화된 산소의 환원율이 86%에서 97%로 향상됐다.

또 방전을 기존 3.0V가 아닌 2.0V까지 진행했을 때 산소가 거의 원래 상태로 회복되는 현상도 확인했다.

공동 연구팀은 이 같은 분석 결과를 토대로 40암페어시(Ah)급 LMR 대형 셀의 구동 전압 범위와 활성화 공정 조건을 재설계했다.

이를 토대로 최적화된 조건이 적용된 40Ah급 LMR 대형 셀은 883회의 충·방전 평가 이후에도 초기 에너지의 92.2%를 유지해 수명 안정성을 입증했다.

이는 실제 전기차에 탑재 가능한 대형 셀 수준에서 LMR 배터리의 상용화 가능성을 입증했다는 점에서 의미가 크다는 분석이다.

LG에너지솔루션 관계자는 "이번 연구는 LMR 배터리의 주요 과제인 가스 발생을 효과적으로 억제해 대형 셀에서도 안정적인 배터리 수명이 확보 가능하다는 점을 보여준 성과"라고 밝혔다.


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