시카고대 셜리 멍 교수 연구팀과 공동 연구

고체 전해질로 폴리설파이드 용출 원천 차단

[디지털데일리 배태용기자] LG에너지솔루션이 양극 소재로 황을 활용한 고용량 배터리를 전고체 기술로 실제 구현해 내며 차세대 배터리 시장의 새로운 지평을 열었다.

LG에너지솔루션은 5일 전고체 배터리 분야 세계적 석학인 시카고대학교 셜리 멍 교수 연구팀과 공동 수행한 연구 결과가 지난

달 27일 에너지 분야 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션스에 공식 게재됐다고 밝혔다. 이번 성과는 LG에너지솔루션이 미국 UC샌디에이고 및 시카고대학교 프리츠커 분자공학대학과 공동 운영 중인 프론티어 리서치 랩의 대표적인 연구 결실이다.

이번 연구는 황을 배터리 양극 소재로 전격 적용해 압도적인 에너지 저장 성능을 구현했다는 점에서 전 세계 배터리 업계의 이목을 끌고 있다. 황은 가격이 저렴하고 자원이 풍부할 뿐만 아니라 이론적으로 약 1675㎃h/g에 달하는 엄청난 용량을 구현할 수 있어 차세대 고용량 양극 소재 최우선 후보로 주목받아 왔다.

하지만 기존 액체 전해질을 사용하는 구조에서는 충전과 방전 과정에서 생성된 황 화합물이 전해질로 빠져나가 성능이 급격히 곤두박질치는 폴리설파이드 용출 현상이 고질적인 난제였다. 이로 인해 높은 이론 용량에도 불구하고 수명과 안정성 확보가 매우 어려워 상용화에 치명적인 한계가 있다는 지적을 받아왔다.

공동 연구진은 이러한 난제를 돌파하기 위해 액체 전해질 대신 고체 전해질을 전면 적용한 전고체 배터리 구조를 전격 도입했다. 이를 통해 용출이 발생하는 환경 자체를 원천적으로 차단했으며 그 결과 약 1500㎃h/g 수준의 놀라운 용량과 안정적인 수명 성능을 동시에 구현하는 데 성공했다.

특히 해당 성능은 단순한 코인셀 평가 수준에 그치지 않고 실제 파우치 형태의 셀 상태에서도 완벽하게 구현됨을 확인했다. 이를 통해 이번 연구 성과가 실질적인 상용 배터리 적용으로 곧바로 이어질 수 있음을 철저하게 검증해 냈다.

LG에너지솔루션 관계자는 "이번 성과는 황 양극을 적용해 기존 리튬이온전지 대비 한 단계 높은 에너지 용량 확장 가능성을 완벽하게 확인했다는 점에서 의미가 매우 크다"며 "산업계와 학계의 긴밀한 협력을 바탕으로 안전성과 에너지밀도 그리고 비용 경쟁력을 동시에 확보해 차세대 배터리 기술을 지속해서 확대해 나갈 것"이라고 강조했다.

한편 이번 혁신 연구를 이끈 셜리 멍 교수는 인터배터리 2026 더 배터리 컨퍼런스 연사로 직접 참석해 전고체 배터리 및 차세대 배터리 기술의 발전 방향에 대해 심도 있게 발표할 예정이다.

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