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[서울=뉴스핌] 정탁윤 기자 = 전기차 시장 성장 정체에 위기론이 나오고 있지만 국내 배터리 업체들의 미래 배터리에 대한 연구개발(R&D) 및 투자는 지속되고 있다. 특히 '꿈의 배터리'라 불리는 전고체 배터리와 함께 리튬메탈 배터리도 주목받고 있다.

배터리업체인 LG에너지솔루션(373220)은 물론 현대차(005380), 포스코, 롯데케미칼(011170) 등 주요 기업들도 리튬메탈 배터리 개발에 대한 투자를 이어가고 있다.

28일 배터리업계에 따르면, 리튬메탈 배터리는 흑연 음극재 대신 금속재인 '리튬메탈'을 사용하는 배터리다. 전고체배터리 및 리튬황배터리와 함께 차세대 배터리로 주목받고 있다.

◆ 리튬이온배터리 보다 10배 높은 용량...1회 충전에 900km 주행 가능

리튬메탈 배터리는 흑연을 음극재로 사용한 리튬이온 배터리보다 10배 가량 높은 용량을 확보할수 있다. 리튬메탈 음극재가 리튬이온을 더 많이 저장할 수 있기 때문이다. 이로 인해 배터리 부피와 크기를 줄일 수 있어 에너지 밀도도 향상시킬 수 있다.

고분자계 고체전해질 기반 분리막 코팅소재가 적용된 리튬메탈배터리. [사진=롯데케미칼]

또 음극재로 이동해 온 리튬이온이 리튬메탈과 바로 환원반응을 일으키기 때문에 높은 호환성과 반응성으로 충전속도를 높일 수 있다.

리튬메탈배터리는 리튬이온배터리 보다 시장에 먼저 등장했지만 대중적으로 쓰이지 못한 이유는 '덴드라이트'로 인한 한계 때문으로 알려졌다. '덴트라이트'는 음극 표면에 리튬 결정이 나뭇가지 모양으로 자라나는 현상으로 분리막을 뚫고 양극재를 손상시킬 수 있어 배터리의 안전성을 저해하는 요소로 꼽힌다.

LG에너지솔루션과 KAIST 공동연구팀은 지난해 12월 리튬메탈전지의 핵심 문제인 '덴드라이트'와 액체 전해액에 의한 부식 문제를 해결하기 위해 세계 최초로 '붕산염-피란 기반 액체 전해액'을 리튬메탈전지에 적용했다.

충·방전 시 리튬메탈 음극 표면에 형성되는 고체 전해질 층을 효과적으로 재구성함으로써, 전해액과 리튬메탈 음극 간의 부식 반응을 차단하고 충·방전 효율을 향상시켰다.

배터리업계 관계자는 "리륨메탈 배터리는 현재 배터리 시장에서 주로 사용되는 리튬이온전지 대비 주행거리는 약 50% 더 늘리고, 충·방전 효율을 대폭 개선해 1회 충전에 900km 주행, 400회 이상 재충전까지 기대할 수 있는 신기술"이라고 설명했다.

롯데케미칼은 지난 2021년 리튬메탈 음극재를 개발하는 미국의 스타트업 '소일렉트(SOELECT)'에 지분투자를 했다. 이후 약 2년여의 공동연구를 통해 '차세대 배터리'로 평가받는 반고체·전고체 리튬메탈 배터리 관련 기술을 개발했다. 롯데케미칼은 현재 국내외 리튬메탈 배터리 연관업체 및 대학 등과 기술 적용을 위한 테스트를 진행중이다. 

tack@newspim.com