독일, 고밀도 에너지 '꿈의 고체 배터리' 개발 성공... EV 판도 뒤집나

독일 드레스덴에 위치한 프라운호퍼 재료 및 빔 기술 연구소(IWS) 과학자들이 차세대 전기차(EV) 배터리의 난제를 해결할 혁신적인 기술을 선보였다고 과학 기술 전문매체 인터레스팅 엔지니어링이 30일(현지시각) 보도했다.
보도에 따르면 연구진은 리튬-황(Li-S) 기반의 새로운 고체 전기차(EV) 배터리를 개발했다고 발표했다. 이는 기존 리튬 이온(Li-ion) 배터리보다 훨씬 가볍고 안전하며 에너지 효율성이 높은 저장 시스템의 가능성을 열었다.

이 기술은 독일 연방 정부의 안실리스(AnSiLiS) 프로젝트와 EU의 탈리스만(TALISSMAN) 프로젝트라는 두 가지 상호 보완적인 연구를 통해 개발됐다.

연구소는 "현재 배터리와 비교했을 때 무게는 훨씬 가벼우면서도 비슷한 에너지를 제공하는 고체 리튬-황 전지를 개발하는 것이 목표"라고 밝혔다.

리튬-황 전지는 풍부하고 저렴한 황을 양극으로 사용해 이론적으로 기존 리튬 이온 기술보다 최대 두 배 높은 에너지 밀도를 제공하는 잠재력을 가졌다. 그러나 액체 전해질 사용 시 발생하는 부산물(폴리설파이드)로 인해 재료 손실과 안정성 문제가 상업화의 걸림돌이었다.

프라운호퍼 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 액체 전해질 대신 고체 물질을 사용해 배터리의 안전성, 안정성, 에너지 밀도를 획기적으로 높였다.


새로운 고체 Li-S 배터리 설계에는 프라운호퍼의 특허 기술인 드라이트랙 기술이 적용됐다. 이 용매가 없는 코팅 방법은 에너지를 많이 소모하는 기존의 건조 과정 없이도 안정적인 전극 필름을 생성한다.

확장성: 산업용 롤투롤(roll-to-roll) 공정으로 확장이 가능하여 대량 생산의 실질적인 경로를 제시했다.

호환성: 셀 구조가 기존 리튬 이온 배터리 생산 라인과 호환되어 산업계의 도입 속도를 높일 수 있을 것으로 기대된다.

연구팀은 이 새로운 배터리가 탁월한 에너지 대 중량 비율을 요구하는 차세대 항공기, 드론, 그리고 휴대용 기기에 전력을 공급할 수 있을 것으로 전망하고 있다. 모든 개발 및 테스트는 드레스덴의 첨단 배터리 기술 센터(ABTC)에서 통합적으로 진행되며, 최초의 기능성 프로토타입은 향후 몇 년 안에 출시될 예정이다.

이태준 글로벌이코노믹 기자 tjlee@g-enews.com