차세대 배터리로 꼽히는 리튬메탈 배터리 관련, 국내 기업들의 개발 경쟁이 치열하다. 현대차를 시작으로 해외 투자를 하거나 다른 기업 혹은 대학의 연구진들과 협력하는 방식으로 리튬메탈 배터리 연구·개발에 집중하는 국내 기업들이 늘고 있다. 리튬메탈 배터리의 첫 상용화는 2025년 이후로 전망된다.

26일 업계에 따르면 최근 배터리 및 완성차 업체들의 주된 관심사는 리튬메탈 배터리다. 현대차, 롯데케미칼, LG에너지솔루션, 포스코 등 주요 기업들이 리튬 메탈 배터리 기술에 주목하며 관련 투자를 이어가는 추세다. 

리튬메탈 배터리는 금속 물질의 음극재를 사용해 에너지 밀도가 높아 차세대 배터리 중 하나로 언급되고 있으나 덴드라이트(리튬 전착 현상) 등 극복해야 할 기술적 난제가 있다.

현대차의 경우 지난 2021년 미국 리튬메탈 등 차세대 배터리 개발 기업 SES에 대한 투자를 시작했다. 당시 1억달러를 투자해 SES 지분 2.02%를 취득했다. SES와 리튬메탈 배터리 A샘플에 대한 공동개발 협약도 체결했다. 이와 관련, 지난 13일 SES 치차오 후 CEO는 '2023 SES Battery World' 행사에서 리튬메탈 배터리 B샘플 양산 계획을 밝히며 “2025년을 리튬메탈 배터리 상용화 초기 단계로 예상하고 있다”고 말했다. 

롯데케미칼은 지난해 4월 미국 스타트업 ‘소일렉트’와 리튬메탈 음극재 개발을 위한 MOU를 체결했다. MOU에 따르면 양사는 합작사를 설립하며 2025년까지 미국에 약 2억달러 규모의 음극재 공장 건설을 검토한다. 지난 11월에는 리튬메탈의 덴드라이트 현상을 억제하는 분리막 코팅소재 제조 기술 개발 성과를 보였다.

LG에너지솔루션은 국내외 대학들과 공동연구센터 FRL(Frontier Research Laboratory)를 설립했다. 최근 KAIST와의 FRL에서 붕산염-피란 기반의 액체 전해액을 개발했다. 개발한 액체 전해액은 덴드라이트 현상을 극복할 수 있으며 리튬메탈 배터리의 충방전 효율과 에너지 밀도를 높인다. 

2017년 리튬메탈 음극재 연구개발을 시작한 포스코 그룹은 지난 5월 SKC와 차세대 음극 소재 공동 개발을 위한 협약을 체결했다. 포스코그룹은 2026년 리튬메탈 음극재 상용화를 목표로 하며 SKC의 자회사 SK넥실리스의 동박 기술을 활용할 것으로 알려졌다.

리튬메탈 배터리는 흑연 음극재 대신 금속 소재의 음극재를 사용하는 전지다. 흑연에 비해 얇고 가벼워 음극재의 무게와 부피를 줄일 수 있으며 에너지 밀도와 주행거리를 확대할 수 있다.

다만, 덴드라이트 문제를 해결해야 전기차에 탑재될 가능성이 높다. 덴드라이트는 배터리 내 음극재 표면에 리튬이 전착하는 현상이다. 덴드라이트가 지속적으로 쌓이면 분리막을 뚫어 발화되는 등 배터리의 안전성과 수명을 떨어트린다는 단점이 있다.

디일렉=이민조 기자 [email protected]
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