▲ LG에너지솔루션 로고[출처=LG에너지솔루션]LG에너지솔루션(대표이사 김동명)에 따르면 미국 1위 자동차 업체 GM(General Motors)과 ‘각형 배터리 및 핵심 재료 공동 개발을 위한 계약’을 체결했다.LG에너지솔루션이 각형 배터리 개발 계획을 공식화한 것은 이번이 처음으로 GM과 함께 각형 배터리 공동 개발에 나선다.양사는 이날 14년 동안 이어진 굳건한 파트너십의 또 다른 결실이라며 이번 협약을 통해 개발되는 각형 배터리는 향후 GM 차세대 전기자동차(EV)에 탑재될 예정이라고 밝혔다.이로써 LG에너지솔루션은 전 세계 배터리 업체 중 파우치형, 원통형, 각형 등 모든 배터리 폼팩터를 포트폴리오로 갖춘 유일한 기업이 됐다◇ 세계 최고 수준의 전극 생산 및 스태킹 공법 기술력 이미 확보LG에너지솔루션은 이번 계약을 통해 더욱 강화된 ‘제품 및 고객 포트폴리오’를 구축할 수 있게 됐다. 향후 EV 시장이 캐즘(Chasm·일시적 수요 정체)을 지나 본격 성장기에 진입하고 고객의 요구가 다양해질 시기에 한층 더 전략적인 대응이 가능해진 것이다.실제 고객사마다 EV 차량의 종류와 크기, 공략 시장 등 전략이 세분화되고 있고, 폼팩터별 장단점을 고려한 용도별 배터리 채택을 고려하는 고객사들도 늘어나고 있는 상황이다.납작한 상자 모양의 각형 배터리는 알루미늄 캔으로 둘러싸여 있기 때문에 외부 충격에 강한 특성을 갖고 있다. 상대적으로 셀 자체의 강성이 높아 배터리 모듈, 팩 단계에서 구조적인 간소화가 가능한 것이 장점이다.LG에너지솔루션은 파우치형, 원통형 뿐 아니라 각형 배터리 분야에서도 내재화된 개발 및 제조 역량을 확보하고 있다. 각형 패키징 기술을 비롯해 설계 및 공정 분야에서도 다수의 특허를 보유하고 있다.특히 세계 최고 수준의 전극 생산 및 스태킹 공법 기술력은 각형 배터리 개발에도 핵심 역할을 할 것으로 기대된다.실제 각형은 뛰어난 내구성을 갖춘데 비해 내부 공간 활용 측면에서 유휴 공간이 발생할 수 있다는 것이 대표적 단점으로 꼽혀왔다.양극재와 음극재, 분리막 등 주요 요소를 돌돌 말아 만든 ‘젤리롤’을 사각형 상자 모양의 알루미늄 캔에 넣는 과정에서 모서리 부분이 빈 공간으로 남을 수 밖에 없었기 때문이다.최근 각형 배터리는 소재를 층층이 쌓는 공법이 많이 적용되고 있는데 LG에너지솔루션은 이 분야에서 업계 최고 수준의 기술 리더십을 갖추고 있다.LG에너지솔루션은 이번 GM과의 공동개발을 시작으로 핵심 고객들의 요구에 따라 선택적으로 공급할 수 있는 역량을 갖추고 파우치형·원통형·각형 폼팩터별 균형 잡힌 제품 포트폴리오를 구축해나갈 계획이다.◇ 차별화된 기술 리더십으로 업계 유일 ‘3대 폼팩터’ 포트폴리오 구축 LG에너지솔루션은 각형 배터리 개발 계획을 공식함으로써 파우치형, 원통형, 각형 등 업계 유일한 ‘3대 폼팩터(all three form factors)’ 전략 체계를 갖췄다.미래 글로벌 전기차 배터리 시장 지배력을 더욱 확대해 나갈 또 한 번의 계기를 마련한 셈이다. LG에너지솔루션은 제품 케미스트리 및 폼팩터별로 다양한 수주 성과를 달성하며 경쟁력을 입증해 나가고 있다.특히 2024년에만 △7월 르노 전기차 파우치형 LFP 배터리 △9월 벤츠 전기차용 배터리 △10월 포드 상용차 파우치형 고성능 삼원계 배터리 △11월 리비안 전기차 원통형 46시리즈 배터리 등 굵직한 수주 계약 성과를 달성한 것이 대표적이다.또한 고전압 미드니켈(Mid-Ni) 셀, 파우치형 CTP(Cell to Pack) 등 압도적 기술리더십을 바탕으로 한 다양한 소재 기반 제품 포트폴리오를 선보였다. 업계 최고의 글로벌 생산 공장 운영 역량을 갖추고 있는 점도 큰 강점이다. 실제 GM과의 합작법인 얼티엄셀즈 제2공장의 경우, 가동 한달 만에 수율 90% 이상을 달성한 바 있다.자동화된 제조 공정과 설비 도입을 통해 생산 속도를 대폭 높이고 각각의 생산 단계마다 최첨단 품질 검사 및 제품 오류 검증 방법 등을 적용해 초기 가동 시 발생할 수 있는 시행착오를 최소화하며 높은 양산 안정성을 구현하고 있다. LG에너지솔루션 자동차전지사업부장 서원준 부사장은 “LG에너지솔루션의 가장 강력한 파트너 중 하나인 GM과의 파트너십을 확대하게 돼 기쁘다”며 “새로운 폼팩터 개발을 안정적으로 성공해 대체불가능한 고객가치를 제공해 나갈 것”이라고 말했다.GM 배터리 셀&팩 부사장 커트 캘티는 “LG에너지솔루션과 함께 얼티엄셀즈를 북미 최대 배터리 셀 제조업체로 만들었고 이는 오늘날 북미에서 다양한 전기차 포트폴리오에 동력을 공급하고 있다.이번 LG에너지솔루션과 파트너십 확대로 전기차 성능 개선 및 안전성 강화, 비용 절감을 위한 폼팩터 개발에 있어 한걸음 더 나아가게 됐다”고 밝혔다.

▲ 서울대 재료공학부 3학년 유경민 학생[출처=서울대학교 공과대학]서울대 공과대학에 따르면 재료공학부 유경민 학생(22학번, 20)이 투명 전극 연구의 학문적 우수성을 인정받아  ‘알프레드 쿠퍼 장학상(Alfred R. Cooper Scholars Award)’을 수상했다.알프레드 쿠퍼장학상은 세라믹 분야에서 가장 권위 있는 학회인 미국 세라믹학회(American Ceramic Society, ACerS)가 학부생 논문 공모전 주관해 주는 상이다.또한 알프레드 쿠퍼 장학상은 유리 및 광학 소재 분야에서 연구 성과가 탁월한 학부생을 격려하기 위해 제정된 상으로 수상자에게는 500달러의 상금과 상패가 수여된다.매년 미국에서 개최되는 재료공학 분야 컨퍼런스인 ‘미국재료학회(Materials Science & Technology, MS&T)’에서 자신의 연구 성과를 구두 발표할 기회를 얻는다.이번 수상을 통해 우수 논문으로 선정된 유경민 학생의 연구 논문은 재료공학 분야의 SCIE급 상위 10%에 해당하는 국제 학술지 ‘저널 오브 올로이스 앤 컴파운즈(Journal of Alloys and Compounds)’에 게재됐다.재료공학부 정인호 교수 연구실에서 인턴십 과정을 밟은 유경민 학생은 최운오 박사과정생과 함께 투명 전극 연구를 진행한 바 있다.투명 전극이란 투명하면서도 전류가 잘 흐르는 재료를 말하며, 이러한 특성 때문에 태양 전지, 터치스크린 등에 사용된다.유경민 학생은 투명 전극에 주로 사용되는 산화 인듐(indium oxide, In2O3)에 산화 주석(tin oxide, SnO2)과 산화 아연(zinc oxide, ZnO)이 추가된 물질이 1400℃ 이상의 고온에서 어떤 거동을 보이는지 연구했다.그 결과, 지금까지 보고된 적 없는 인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn)의 혼합 산화물(In2Sn2Zn2O9)을 발견하는 성과를 거뒀다. 뿐만 아니라 해당 물질의 정확한 조성, 결정 구조, 생성 온도를 분석하는 연구도 수행했다.학부생 신분임에도 주도적으로 연구를 진행해 우수한 성과를 거둔 유경민 학생은 “연구를 지도해주신 정인호 교수님, 함께 논문 작업에 참여하신 최운오 선배님에게 감사드린다”고 인사를 전했다.

·일본 도쿄공업대(東京工業大学)에 따르면 깨끗한 전해질·전극 인터페이스가 전고체 배터리(solid-state lithium battery)의 용량 개선의 핵심이라고 밝혔다.연구 프로젝트는 도호쿠대(東北大学), 국립산업과학기술원(国立産業技術総合研究所) 및 일본공업대(日本工業大学)와 공동으로 진행됐다.기존의 액체 리튬 이론 배터리는 상당한 이점을 가지고 있지만 내구성이나 용량에서 단점을 가지고 있다. 전고체 배터리는 충전 및 방전중에 리튬(Li) 이온을 교환하는 고체 전극과 고체 전해질로 구성된다.전고체 배터리는 높은 에너지 밀도와 안전성을 구비한 것으로 평가된다. 연구팀은 전고체 배터리에서 낮은 인터페이스 저항과 고속 충전을 달성하기 위해 깨끗한 전해질·전극 인터페이스를 생성하는 것이 필수적이라는 것을 발견했다.깨끗한 인터페이스는 전고체 배터리의 충전 및 방전중에 리튬의 삽입 및 제거를 용이하게하기 때문이다. 이번 프로젝트의 결과는 향후 전고체 배터리의 설계에 대한 중요한 통찰력을 제공할 수 있을 것으로 전망된다.▲ Japan-TokyoInstituteofTechnology-Battery▲ 도쿄공업대(東京工業大学)의 전경(출처 : 위키피디아)

일본 교토에 위치한 도시샤대(同志社大學)에 따르면 20개 회사와 공동으로 아연과 니켈을 전극으로 사용하는 대용량의 저비용 충전식 배터리를 개발할 계획이다.이를 위해 2020년 봄에 20개 회사와 컨소시엄을 설립할 예정이다. 이 컨소시엄은 도시샤대 전기화학 마사츠구 모리미츠(Masatsugu Morimitsu) 교수와 다른 연구원들이 개발한 기술을 사용하여 약 3년 만에 실용화했다.전극용 재료는 충전식 배터리 개발의 핵심이다. 음극에 금속을 사용하면 배터리 용량이 커질 수 있다. 그러나 배터리가 재충전될 때 금속 증착이 음극 금속전극의 나뭇가지처럼 성장하고 양극에 접촉할 수 있어 단락을 야기한다.이를 방지하기 위해 음극에 탄소가 사용된다. 연구팀은 실험 배터리에서 양극에 니켈과 음극에 아연을 사용해 문제의 원인을 분석했다.아연산염 이온이 양극과 음극에 고르지 않게 분포되어 있을 때 이러한 현상이 발생된다. 연구팀은 아연산염 이온이 이동하지 않도록 음극으로 사용된 아연판을 처리했다.7회 충전 후 처리되지 않은 아연판을 음극으로 사용하는 배터리에서 단락이 발생했지만 처리된 아연판을 포함하는 배터리의 전압은 동일한 수준으로 유지됐다.또한 충전 및 방전 후에도 용량이 감소하지 않았다. 이러한 이차전지는 하이브리드 자동차 및 기타 장치에 사용되는 이차 배터리의 용량을 1.5~2배 이상 확장할 수 있으며 더욱 다양한 분야에 널리 사용될 것으로 전망된다.▲ Japan-DoshishaUniversity-Battery▲ 도시샤대(同志社大學)의 홍보자료(출처 : 홈페이지)

일본 전자기기업체 도시바(東芝)는 2016년 7월 1시간에 연료전지자동차(FCV) 2대분의 연료수소를 제조할 수 있는 알카리수전해식 수소제조장치를 개발했다고 밝혔다.해당 장치는 전극기재에 귀금속을 사용하지 않아 기존 방식에 비해 저렴한 비용으로 전극을 대규모로 사용할 수 있는 것이 특징이다.

일본 닛산자동차(日産自動車)는 2016년 5월 리튬이온배터리의 성능향상을 위한 전극재료인 ‘비정질실리콘산화물’의 구조를 원자수준에서 볼 수 있는 기술을 개발했다. 충/방전 시 구조파악이 가능하며 대용량 및 긴 수명의 배터리를 개발할 수 있을 것으로 전망된다.

일본 후쿠오카공업대학(福岡工業大学)은 2016년 소주 제조 시 발생하는 소주찌꺼기를 활용한 충전지를 개발했다고 밝혔다. 소주찌꺼기를 탄화시켜 충전지의 전극으로 사용할 예정이다.

[일본] 전극대기업 토카이카본, 독일 흑연전극 자회사 토카이에루후토카본 2016~2017년(2년간) 인원 감축 실시... 유럽 흑연전극시장 수급 악화로 2015년 7~12월 일부 생산공정 중단 및 40% 감산 지속