LG에너지솔루션-서울대, 차세대 LMR 배터리 상용화 기술 개발

김형석 기자

작성일 2026-09-07 18:03

LG에너지솔루션과 서울대학교 화학부 임종우 교수 연구진이 차세대 LMR(리튬망간리치) 배터리의 안정성을 획기적으로 개선할 수 있는 핵심 기술을 개발했다고 7일 밝혔다. 이번 연구 성과는 세계적인 권위의 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 게재되었다.

공동 연구팀은 LMR 배터리의 충·방전 과정에서 발생하는 가스 발생과 용량 저하의 원인을 규명하고, 이를 제어할 수 있는 대형 셀 최적 운용 조건을 개발했다. LMR은 코발트를 사용하지 않고 저렴한 망간을 주원료로 활용하여 소재 비용을 줄일 수 있는 차세대 양극 소재로, 높은 에너지 밀도를 구현할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 충전 중 산화된 산소가 방전 과정에서 완벽히 회복되지 않을 경우 배터리 내부 손상과 가스 발생을 유발하여 LMR 상용화의 난제로 여겨져 왔다.

공동 연구팀은 충·방전 조건에 따른 산소의 산화·환원 거동을 분석하여, 산소 회복을 좌우하는 핵심 변수가 충전 상한 전압뿐 아니라 방전 하한 전압에도 있음을 밝혀냈다. 연구 결과, 충전 상한 전압을 4.6V에서 4.3V로 낮추고 방전을 3.0V가 아닌 2.0V까지 진행했을 때 산소의 환원율이 크게 향상되는 것을 확인했다.

LG에너지솔루션 연구진은 이러한 분석 결과를 바탕으로 40Ah급 LMR 대형 셀의 구동 전압 범위와 활성화 공정 조건을 재설계했으며, 특히 온도를 낮추는 공정을 적용하여 가스 발생을 효과적으로 억제했다. 그 결과, 최적화된 조건이 적용된 40Ah급 LMR 대형 셀은 883회의 충·방전 평가 후에도 초기 에너지의 92.2%를 유지하며 독보적인 수명 안정성을 입증했다. 이는 실제 전기차에 탑재 가능한 대형 셀 수준에서 LMR 소재의 상용화 가능성을 보여준다는 점에서 의미가 크다.

임종우 서울대 교수는 “이번 연구는 LMR 배터리의 열화 원인을 산소의 가역성 관점에서 규명하고, 전기화학 프로토콜 설계만으로도 셀의 안정성을 개선할 수 있음을 보여준 결과”라며 “충전 조건뿐 아니라 방전 조건까지 종합적으로 고려해야 LMR 배터리의 장기 안정성을 확보할 수 있음을 확인했다”고 설명했다.

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