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[코리아인경제신문/산업] 황신민 기자 = LG에너지솔루션과 서울대학교 연구진이 차세대 고에너지·저비용 배터리로 주목받는 LMR(리튬망간리치) 배터리의 최대 난제인 가스 발생과 수명 저하 문제를 해결하는 핵심 기술을 확보했다.

LG에너지솔루션은 서울대학교 화학부 임종우 교수 연구진과의 공동 연구를 통해 LMR 배터리의 전기차용 대형 셀 상용화 가능성을 획기적으로 높이는 연구 성과를 거두었다고 9월 7일 밝혔다.

이번 연구 성과는 그 학술적·기술적 가치를 인정받아 세계적인 권위의 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 게재됐다.

LMR은 값비싼 코발트를 빼고 저렴한 망간을 주원료로 사용해 가격 경쟁력을 높인 차세대 양극 소재다. 전이금속뿐만 아니라 소재 내부의 산소까지 에너지 저장에 활용해 에너지 밀도가 매우 높지만, 충·방전 시 산소 반응의 불완전성으로 인한 내부 구조 손상과 가스 발생이 대형 셀 상용화의 걸림돌로 지목되어 왔다.

공동 연구팀은 정밀 분석을 통해 산소 회복을 좌우하는 핵심 변수가 충전 상한 전압뿐만 아니라 방전 하한 전압에도 있음을 세계 최초로 규명했다. 실제로 충전 상한 전압을 조절하고 방전 하한 전압을 2.0V까지 확장했을 때 산소가 거의 원상태로 회복되는 현상을 확인했다.

LG에너지솔루션은 이를 기반으로 40Ah급 LMR 대형 셀의 구동 전압 및 활성화(Formation) 공정 조건을 재설계했다. 그 결과, 883회의 충·방전 평가 후에도 초기 에너지의 92.2%를 유지하는 독보적인 수명 안정성을 입증했다.

임종우 서울대 교수는 "충전 조건뿐만 아니라 방전 조건까지 종합 고려한 전기화학 프로토콜 설계만으로도 대형 셀의 장기 안정성을 크게 올릴 수 있음을 입증했다"라고 밝혔다.