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Nikkei Electronics_2021.11 Hot News (p63)

리튬황전지로 돌파구 찾을 수 있을까? 사이클 수명 1,400회 달성
2025년 EV 탑재를 목표, 에너지 밀도는 비공개

미국의 벤처기업 Lyten은 9월 22일, 자사가 개발한 전기자동차(EV)용 리튬황전지 ‘LytCell EV’의 충·방전 사이클 수명이 1,400회 이상인 것을 확인했다고 발표했다. 2025~2026년에 발매되는 EV로의 탑재를 목표로 한다고 한다. 시작 셀의 중량 에너지 밀도 등은 “현시점에서는 비공개”(Lyten)이지만, “이론적으로는 기존의 리튬이온 2차전지의 약 3배에 해당하는 900Wh/kg를 실현할 수 있다”(Lyten)라고 한다. 9월 23~26일 간 미국 디트로이트 근교의 폰티액 시에서 개최된 모터쇼 ‘Motor Bella’에서는 18,650엔의 원통형 셀과 대형 파우치형 셀 등을 출품했다.

리튬황전지는 양극 활물질에 황을, 음극 활물질에 금속 리튬을 이용한 배터리이다. 이론상으로는 중량 에너지 밀도를 900~1,000Wh/kg까지 큰 폭으로 높일 수 있기 때문에, 세계 각국의 연구기관 및 벤처기업들이 너나 할 것 없이 개발을 추진하고 있다. 하지만 지금까지 대부분의 케이스에서 충〮방전 사이클 수명이 50~200회(중량 에너지 밀도는 300~500Wh/kg)로 매우 짧아 EV를 포함한 폭넓은 용도에서의 실용화 전망은 밝지 않았다.

-- 그래핀으로 사이클 성능 향상 --
LytCell EV의 사이클 수명 1,400회(충·방전 레이트는 1C)는 리튬황전지로서는 매우 길어, EV 이외의 많은 용도에서 실용화될 수 있는 수준이라고 할 수 있다.

리튬황전지의 충전 레이트는 20분 이하(3C)로, 기존의 급속 충전에 강한 리튬이온전지와 같은 수준이다. 상정하는 동작 온도는 섭씨 -30~60도라고 한다.

Lyten은 리튬황전지의 최대 과제인 충〮방전 사이클 수명을 크게 개선할 수 있었던 포인트로 ‘Lyten Sulfur Caging’이라는 기술을 꼽는다. 자세한 내용은 밝히지 않았지만, 양극 재료인 유황(sulfur)을 탄소 재료인 그래핀으로 둘러싸는(caging) 기술로, 다황화 리튬 용출로 인한 양극 붕괴를 억제했다고 한다.

Lyten은 창업 후 6년 간, 이른바 ‘스텔스 모드(Stealth Mode)로 이른 시기부터 미국 국방부(DoD)와 계약해 미군용으로 2차 배터리를 개발해왔다. 1,400회 이상이라는 충·방전 사이클 수명도 DoD의 평가 기준에 따른 측정 결과라고 한다.

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