LMR 배터리 ‘가스 발생’ 난제 풀었다
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LG에너지솔루션은 서울대 화학부 임종우 교수 연구팀과 공동 연구를 진행해 LMR 배터리의 안정성을 확보할 핵심 기술을 개발했다고 7일 밝혔다. 연구 성과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 실렸다.
LMR은 값비싼 코발트를 배제하고 저렴한 망간을 주원료로 쓴다. 원가를 대폭 낮추면서도 산소 산화·환원 반응을 활용해 고에너지 밀도를 구현할 수 있다. 하지만 충전 과정에 산화된 산소가 방전 때 제대로 환원되지 않아 가스가 발생하는 한계가 있었다. 대형 셀에서는 내부 압력이 치솟아 구조 손상과 화재 위험을 키웠다.
연구팀은 충·방전 전압 조건에 주목했다. 충전 상한 전압을 4.6V에서 4.3V로 낮추자 산소 환원율이 86%에서 97%로 뛰었다. 방전 하한 전압도 기존 3.0V에서 2.0V까지 넓혀 산소를 본래 상태로 회복시켰다.
LG에너지솔루션은 이를 토대로 40Ah(암페어시)급 대형 셀의 전압 범위와 활성화 공정을 바꿨다. 활성화 단계 온도를 낮춰 가스 발생을 틀어막았다. 최적화 공정을 거친 대형 셀은 883회 충·방전 뒤에도 초기 에너지의 92.2%를 유지했다.
LG에너지솔루션 관계자는 “LMR 배터리의 주요 과제였던 가스 발생을 효과적으로 억제해 대형 셀에서도 안정적인 배터리 수명을 확보할 수 있음을 보여준 성과”라며 “이를 통해 차세대 LMR 배터리 시장에서의 성장을 가속할 수 있는 중요한 발판을 마련했다”고 말했다.
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