LG에너지솔루션이 부피는 줄이고 에너지 밀도를 높인 '바이폴라' 배터리 개발을 완료했다.

지난 1월 20일 이르면 1분기 내에 대전기술연구원에 연구‧개발(R&D) 라인을 마련하고 2025년 연내 오창 공장에 파일럿(시험생산) 라인까지 진척이 이뤄질 것으로 알려졌다.

대전기술연구원에 마련되는 생산라인은 인-라인(In-Line)이 아닌 단동 장비다.

하나의 공정이 끝나면 사람이 일일이 다른 공정으로 셀을 이동시켜 완성하는 방식으로 전극, 조립, 후공정 장비 기업에게 발주(PO)가 나온 상태다.

구체적인 협력사는 알려지지 않았지만 기존 장비 협력사와 크게 다르지 않은 것으로 알려졌다.

현재 LG에너지솔루션은 전극장비는 ‘한화모멘텀’과 ‘피엔티’, 조립공정 장비는 ‘디이엔티’와 ‘탑엔지니어링’와 ‘디에스케이’, 후공정 장비는 ‘와이티에스’와 ‘에이프로’와 ‘원익피앤’이 등을 활용하고 있다.

단동 장비로 만든 배터리 셀 품질이 만족스럽다면 오창 공장에 파일럿 라인까지 연내에 이뤄질 것으로 전망되고 있다.

배터리는 전극(양극, 음극)과 분리막, 전해액 등의 소재로 이루어져 있다. 이 가운데 전극은 집전체(동박, 알루미늄박)에 활물질(양‧음극재, 도전재, 결착재)을 바른 소재 조합물이다. 건물에 비유하면 전극은 기둥, 벽체 등 뼈대라고 볼 수 있다. 전극에 분리막을 덧붙여 필름이나 금속 캔(CAN)으로 밀봉하고 전해액을 넣으면 배터리 셀이 완성된다.

전극은 구조에 따라 크게 모노폴라(Monopolar)와 바이폴라(Bipolar)로 나뉜다.

모노폴라는 집전체의 양면이 같은 전극으로 구성된 형태지만 바이폴라는 집전체 위쪽과 아래쪽이 서로 다른 전극으로 이루어져 있다.

모노폴라가 ‘양극-분리막-음극-분리막-양극’이라면, 바이폴라는 ‘양극‧음극-분리막-양극‧음극-분리막’'으로 되어 있다.

하나의 집전체에 위쪽은 양극, 아래쪽은 음극으로 만들어진다.

배터리는 내부에서 같은 전극끼리 연결되며, 양극은 양극, 음극은 음극끼리 묶인다.

전극과 전극을 커넥터 등으로 연결하지 않고, 셀끼리 직접 에너지가 통하도록 하는 방식이다. 전압과 에너지 밀도를 높이면서 부피는 줄일 수 있다.

배터리 업계에서 바이폴러 배터리를 가장 먼저 전기차에 적용한 기업은 도요타로, 리튬이온이 아닌 니켈수소 배터리다.

지난 2023년부터 출시된 하이브리드차에 순차적으로 적용됐다.

LG에너지솔루션은 바이폴라 배터리를 리튬-황에 본격적으로 적용하고 도심항공교통(UAM) 분야로 확대할 것으로 예상되고 있다.

전해액은 물론 첨가제 조성을 바꿔야 하고 기술적 난제가 있지만 생산성이 충분히 확보되면 수년 이내에 상용화가 가능할 것으로 보인다.