SK이노베이션이 리튬이온 배터리 시대를 연 인물들 중 한 명인 존 굿이너프(John B. Goodenough) 교수와 손잡고 차세대 배터리 기술 개발에 나선다. 굿이너프 교수는 지난해 노벨상 수상 당시 97세로 최고령 수상자로도 유명한 인물이다. SK이노베이션은 굿이너프박사와 함께 차세대 배터리 중 하나로 높은 평가를 받고 있는 리튬 메탈(Lithium-Metal) 배터리를 구현하기 위한 ‘고체 전해질’ 연구를 진행한다.
리튬 메탈 배터리를 만들기 위해서는 덴드라이트(Dendrite) 현상을 해결해야 하는데, 존 굿이너프 교수와 공동개발하게 될 ‘고체 전해질’은 이 현상을 막을 방법으로 각광받고 있다. 레튬 메탈 배터리는 배터리의 4대 소재 중 하나인 음극재에 금속을 사용해 에너지 밀도를 크게 높인다.
덴드라이트 현상은 배터리를 충전할 때 리튬이 음극 표면에 쌓이면서 생기는 나뭇가지 모양의 결정체다. 배터리 성능을 떨어뜨릴 뿐 아니라 뾰족하게 쌓이면서 양극과 음극이 만나지 못하도록하는 분리막을 찢어 화재나 폭발을 유발한다. 차세대 배터리를 만들기 위해서는 반드시 극복해야 할 문제다. 현재 액체상태인 전해질에서는 이온이 불균일하게 리튬금속과 접촉해 덴드라이트를 만든다. 반면 고체 전해질에서는 이온의 움직임을 통제하기가 쉬워져 덴드라이트를 막을 수 있게 된다.
현재 주류를 이루는 리튬이온배터리의 에너지 밀도는 800Wh/L가 한계치로 거론된다. 이에 반해 리튬 메탈 배터리는 에너지밀도를 1,000Wh/L 이상으로 크게 높일 수 있다. 에너지 밀도가 높아지면 부피를 적게 차지한다. 따라서 전기차에 더 많은 배터리를 넣어 주행거리를 크게 늘리거나 차체를 가볍게 만들 수 있다.
굿이너프 교수는 “SK이노베이션과 함께 차세대 배터리 시대를 열 것으로 기대한다” 라고 말했다.
SK이노베이션 이성준 기술혁신연구원장은 “배터리 산업의 오늘을 만들어 준 굿이너프 교수와 혁신적인 차세대 리튬 메탈 배터리를 함께 개발하는 것은, SK이노베이션뿐 아니라 관련 산업에도 큰 도움이 될 것”이라며, “한국의 유력 배터리 기업과 미국의 세계 최고 석학이 함께하는 만큼 배터리 산업 발전에도 크게 기여할 수 있을 것”이라고 설명했다.
글 | 안진욱 기자