코발트 줄이고 수명 늘렸다…서울대와 산소 반응 제어해 전기차 상용화 '성큼'
[메가경제=박제성 기자] LG에너지솔루션이 서울대와 손잡고 차세대 리튬망간리치(LMR) 배터리의 최대 난제로 꼽히던 가스 발생과 수명 저하를 줄이는 기술을 개발했다.
실제 전기차에 적용할 수 있는 40Ah급 대형 셀에서 883회 충·방전 후에도 초기 에너지의 92% 이상을 유지해 LMR 상용화 가능성을 한층 높였다는 평가다.
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| ▲ '인터배터리 2026'에서 공개된 LG에너지솔루션 LMR 배터리 그래픽 설명[사진=LG에너지솔루션] |
LG에너지솔루션은 서울대 화학부 임종우 교수 연구팀과 공동으로 LMR 배터리의 산소 반응을 제어해 안정성을 높이는 기술을 확보했다고 7일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 게재됐다.
LMR은 값비싼 코발트 대신 망간 비중을 높여 원가를 낮추면서도 높은 에너지 밀도를 구현할 수 있는 차세대 양극 소재다.
다만 충·방전 과정에서 산소가 제대로 회복되지 않으면 셀 내부 구조가 손상되고 가스가 발생해 대형 배터리 적용에 한계가 있었다.
연구팀은 충전뿐 아니라 방전 전압도 산소 회복에 영향을 미친다는 점에 주목했다.
충전 상한 전압을 4.6V에서 4.3V로 낮추자 산화된 산소의 환원율이 86%에서 97%로 높아졌고, 방전 하한 전압을 3.0V에서 2.0V까지 낮출 경우 산소가 대부분 원래 상태로 돌아오는 것을 확인했다.
LG에너지솔루션은 이를 토대로 40Ah급 대형 LMR 셀의 충·방전 전압과 초기 활성화 공정을 재설계했다. 활성화 단계의 온도도 낮춰 대형 셀에서 발생하는 가스를 억제했다.
그 결과 최적화한 셀은 883회 충·방전 이후에도 초기 에너지의 92.2%를 유지했다. 실험용 소형 셀을 넘어 전기차 탑재를 염두에 둔 대형 셀에서 장기 수명을 확인했다는 점이 핵심이다.
임종우 서울대 교수는 “충전뿐 아니라 방전 조건까지 함께 설계해야 LMR 배터리의 장기 안정성을 확보할 수 있다는 점을 확인했다”고 말했다.
LG에너지솔루션 관계자는 “LMR의 주요 과제였던 가스 발생을 억제하고 대형 셀에서도 안정적인 수명을 확보할 가능성을 확인했다”며 “차세대 LMR 배터리 상용화를 앞당기는 기반이 될 것”이라고 말했다.
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