연세대와 LG에너지솔루션이 충·방전 때 부피가 팽창하는 실리콘 음극재의 기술적 난제를 해결할 수 있는 실마리를 찾았다.

이상영·이용민 교수팀은 LG에너지솔루션과의 공동 연구를 통해 차세대 배터리 시장의 핵심으로 평가받는 실리콘 음극재 기술 개발에 성공했다고 10일 밝혔다.

실리콘은 현재 널리 쓰이는 음극재 흑연과 비교했을 때 에너지 밀도를 기존 대비 10배 이상 향상시켜 전기차 주행거리를 늘릴 수 있다. 급속 충전 설계에도 유리하고 경제성, 친환경성이 높다는 장점이 있다.

그러나 실리콘은 부피 변화에 따라 셀 구조가 붕괴되거나 분리막에 악영향을 미쳐 배터리 수명과 용량 확보에 어려움이 커 실제 적용에는 어려움이 많았다.

연세대·LG에너지솔루션 연구팀은 무기물 기반 고강도 분리막을 설계하는 등 다른 소재와의 조합을 통해 전체적인 배터리 시스템 관점에서 문제를 해결했다.

개선된 소재 기술이 적용된 배터리는 고속 충·방전을 400번 진행한 후에도 88% 이상의 우수한 용량 유지율을 보이는 것으로 나타났다.

이상영 교수는 "연구는 그동안 큰 난제였던 실리콘 음극재 수명 문제를 해결하기 위해 배터리 시스템 전체를 바라보는 혁신적인 접근법을 제시했다"고 말했다.

김제영 LG에너지솔루션 최고기술책임자는 "앞으로 적극적인 오픈 이노베이션 전략을 통해 차세대 배터리 분야에서도 차별화된 기술력으로 세계 시장을 선도해 나가겠다"고 말했다.