글로벌 자동차 업체 스텔란티스가 리튬-황 배터리 테스트를 개시한다. 이에 따라 상용화가 앞당겨질지에 이목이 집중된다. 리튬-황 배터리는 양극재로 황화합물을, 음극재로 리튬을 사용하는 배터리다. 리튬 이온이 양극의 황과 만나 일으키는 연쇄 화학 환원 반응에 기반을 둔 배터리다. 황은 석유정제과정의 부산물로 얻기 쉽고 무게가 가벼워 배터리 무게를 줄이는 데 효과가 있는 배터리 평가받고 있다. 또 코발트 등 희귀 금속을 사용하지 않아 가격경쟁력이 뛰어난 것이 장점으로 꼽힌다.
13일 자동차 업계에 따르면, 스텔란티스가 곧 리튬-황 배터리의 생산 라인 테스트를 시작한다. 이 배터리는 스텔란티스가 투자한 실리콘 밸리에 본사를 둔 스타트업 라이텐(Lyten)이 개발한 것이다. 기존 리튬 이온 배터리에 비해 안정성과 전도성을 향상시키는 것은 물론 전기차 주행거리와 밀접한 에너지 밀도를 크게 높였다는 평가를 받고 있다.
라이텐에 따르면, 리튬 황 배터리의 에너지 밀도는 kg당300~600와트시(Wh)로 최대 200Wh인 인산철배터리(LFP)의 최대 3배 수준이다. 실리콘 양극재 배터리(200~400Wh)보다도 월등하다.
라이텐은 "리튬 황 배터리는 지난 수십년간 에너지 밀도가 극히 높으며 양극재로 니켈과 코발트 망간, 음극재로 흑연을 전혀 필요로 하지 않은 화합물로 알려져 있었다"면서 "리튬 황 배터리는 라이텐이 3D 그래핀을 개발하기 전까지 2030년대까지 진전을 보지 못할 것으로 예상됐다"고 밝혔다. 라이텐은 초소재(수퍼머티리얼)을 사용해 리튬 황 배터리를 만드는 것을 실현했다고 주장한다.
이 배터리는 음극에 3D 그래핀 구조를 도입하고 양극에 리튬 금속 복합체를 사용해 연쇄환원 반응을 통해 생기는 화합물질 '폴리설파이드'가 전해질로 용출(분해)되는 셔틀 효과와 같은 문제를 해결했다. 폴리설파이드의 셔틀효과로 배터리 수명이 단축되고 유해가스가 발생한다. .
리튬 황 배터리는 에너지 밀도를 높이고 성능 저항를 줄이며, 리튬 이온 배터리보다 탄소 발자국도 낮은 것으로 예상된다.
스텔란티스는 전기차 배터리의 무게를 50% 줄이기를 원하고 있다.
스텔란티스는 궁극으로는 알파로메오, 시트로엥, 피아트, 푸조, 오펠, 복스홀 등의 전기차에서 사용할 배터리와 소프트웨어를 개발하고자 한다.
카를로스 타바레스 스텔란티스 최고경영자(CEO)는 "라이텐의 리튬 황배터리는 전세계에서 전기차의 대량 채택을 가능하게 할 핵심 요소가 될 잠재력이 있다"고 평가했다.
박태정 기자 ttchung@daum.net
