🔋 국내 연구진, 차세대 리튬-황 배터리 개발(에너지 밀도 30% 향상)

2025년 5월, 국내 연구진이 기존 리튬이온배터리보다 에너지 밀도가 약 30% 높은 ‘리튬-황(Lithium-Sulfur)’ 배터리

개발에 성공해 세계적인 주목을 받고 있습니다. 이번 기술은 한국과학기술연구원(KIST)과 국내 대학 공동 연구팀이

주도했으며, 차세대 배터리 시장에서 게임 체인저가 될 수 있다는 평가를 받고 있습니다.

리튬-황 배터리는 이론적으로 리튬이온배터리의 2~5배에 달하는 에너지 저장 용량을 가질 수 있는 기술로, 오랫동안

차세대 배터리의 유력 후보로 연구되어 왔습니다. 이번 개발은 실제 적용 가능한 수준의 에너지 밀도와 수명을 동시에

확보했다는 점에서 상업화 가능성을 높였습니다.

 

차세대 리튬-황 배터리 개발관련 이미지

⚙️ 리튬-황 배터리란?

리튬-황(Li-S) 배터리는 양극재로 황(Sulfur)을 사용하고, 음극에는 리튬을 사용하는 2차 전지입니다. 황은 지구상에

풍부하고 저렴하며, 환경 유해성이 낮은 친환경 소재로 주목받고 있습니다. 기존의 리튬이온배터리가 니켈, 코발트 등

희귀금속에 의존하는 데 비해 리튬-황은 공급망 리스크도 낮습니다.

주요 장점은 다음과 같습니다:

• 높은 이론적 에너지 밀도: 2600Wh/kg 이상 가능
• 원재료 비용 절감: 황은 풍부하고 저렴한 자원
• 친환경성: 중금속이 포함되지 않아 폐기 시 환경 부담 적음

🔬 국내 연구진의 기술적 성과

이번에 개발된 리튬-황 배터리는 기존 대비 에너지 밀도 30% 향상, 충·방전 수명 500회 이상 유지라는 성과를

달성했습니다. 연구진은 특히 다음과 같은 기술적 난제를 해결한 것으로 알려졌습니다:

1. 폴리설파이드 확산 문제 억제
   • 충·방전 과정에서 발생하는 용해물질(폴리설파이드)이 전해질 내 확산되며 수명을 떨어뜨리는 현상을 고분자 보호막 기술을 통해 제어.
2. 황의 전기전도도 향상
   • 전기전도성이 낮은 황의 단점을 보완하기 위해 탄소나노튜브 복합소재 적용.
3. 고용량 양극 설계
   • 황 함량을 높이면서도 전해질과의 반응 효율을 유지하는 새로운 설계 구조 구현.

이러한 기술은 배터리의 충전 효율, 출력 특성, 안정성 모두에서 우수한 성능을 보여 향후 전기차, 드론, 위성 등

고성능 배터리가 요구되는 분야에서 활용 가능성이 큽니다.

🚘 상용화 가능성과 전망

리튬-황 배터리는 다음과 같은 분야에서 상용화가 기대되고 있습니다:

• 전기자동차(EV): 한 번 충전으로 800km 이상 주행 가능
• 항공 및 우주산업: 중량 대비 에너지 밀도가 높아 유리
• 군수 및 특수 목적 장비: 극한 환경에서의 안정성과 지속력 요구 충족

현재는 연구개발 단계이지만, 삼성SDI, LG에너지솔루션, SK온 등 국내 배터리 기업들도 관련 기술 확보에 집중하고

있으며, 2027~2030년 상용화를 목표로 하고 있는 것으로 알려졌습니다.

🌏 글로벌 경쟁 구도와 한국의 위치

미국, 중국, 일본 등도 리튬-황 배터리 기술 확보에 열을 올리고 있으며, 특허 경쟁과 기술 상용화 속도전이 치열합니다.

이번 국내 연구진의 성과는 한국이 차세대 배터리 기술 경쟁에서 주도권을 잡을 수 있는 중요한 발판이 될 것으로 보입니다.