리튬이온전지는 빠른 발전으로 소용량 전지부터 중대형 친환경 차량에 이르기까지 폭넓게 적용되고 있다. 그러나, 중대형 모빌리티용 이차전지의 경우 에너지밀도가 충분하지 않아 고객이 원하는 만큼의 주행거리를 확보하는 데 한계가 있다.
이러한 한계점을 극복하기 위해 차세대 배터리로의 연구가 활발하게 진행되고 있는데, 이 중 하나가 ‘리튬황배터리’이다.
리튬황배터리는 차세대 이차전지 배터리 기술 중 하나로, 리튬이온배터리와 달리 양극물질로 황을, 음극물질로 리튬금속을 사용한다는 점에서 차별점이 있다.
리튬황배터리는 황이라는 양극소재를 기반으로 이론상 기존 리튬 이온 배터리에 비해 5배 높은 높은 수준의 에너지 밀도를 가지고 있다. 또, 주요 물질인 황은 석유 정제 과정에서 부산물로 나오는 물질로 풍부하게 공급되는 물질이다. 이에 다른 배터리에 비해 가격 면에서도 유리한 모습을 보이는 배터리이다.
리튬황배터리에 사용되는 황은 밀도가 낮고 무게당 용량이 큰 소재이다. 리튬황배터리는 무게당 에너지 밀도가 리튬이온배터리에 비해 약 1.5배 높아 경량화에 강점을 지니고 있다. 또한 음극재에 사용되는 리튬금속도 가벼운 금속 중 하나로 구분되고 있어 드론이나 항공기, UAM 등 미래 운송 수단에 폭넓게 사용될 수 있는 배터리로 각광받고 있다.
프라운호버ISI에 따르면 리튬황 배터리는 2035년부터 대형 드론에 사용될 수 있으며, 2040년에 다른 전기 비행기에도 탑재될 수 있을 것으로 전망하고 있다.
국내에서는 LG에너지솔루션의 주도로 리튬황 배터리 연구개발이 진행되고 있다. LG에너지솔루션은 2027년 상용화를 목표로 연구개발을 진행 중이다. 하지만 아직 배터리 수명, 전기전도도, 덴트라이트 문제 등 몇 가지 걸림돌이 존재하고 있어 이와 관련한 연구개발이 현재까지 지속되고 있다.
리튬황배터리 관련 기업으로 LG에너지솔루션, 비츠로셀, 브이트, 엔켐, 제이엘켐 등을 꼽았다.
- LG에너지솔루션
LG에너지솔루션은 전기차와 에너지저장장치 등에 적용되는 배터리를 개발, 제조, 판매하는 사업을 영위하는 기업이다. LG에너리솔루션은 도심 항공 모빌리티(UAM)에 탑재할 수 있는 리튬황배터리 사업화를 ‘27년 양산을 목표로 추진하고 있다.
이를 위해 ’24년 본격적으로 차세대 전기 개발을 담당하는 미래기술센터를 개설하여 리튬황 배터리 등을 개발 및 연구하고 있다. 이미 ‘20년에 리튬황배터리를 활용한 비행을 성공한 경험이 있는 만큼, 동사의 기술 잠재력에 주목할 만하다.
- 비츠로셀
비츠로셀은 리튬일차전지를 주력제품으로 제조 및 판매하는 기업이다. 최근 리튬이차전지와 관련한 연구개발을 활발히 진행 중이다. 비츠로셀은 LG에너지솔루션과 함께 리튬황배터리 국책 과제를 진행 중이다. 이 과제를 통해 리튬황 배터리의 핵심 소재인 리튬 포일 개발을 추진하고 있다. 리튬황배터리가 상용화될 경우, 비츠로셀이 핵심파트너사로 LG에너지솔루션에 리튬 포일을 공급할 가능성이 높다.
또한, 리튬황배터리 음극재로 사용되는 리튬메탈 전문 연구소를 설립하여 리튬포일 제조 기술 고도화를 추진할 계획이라고 전했다.
필자인 이재모 그로쓰리서치 대표는 투자자산운용사 자격증을 보유하고 있으며, 1000개 이상의 기업을 탐방했고, 한국경제TV에 출연중이다.
[편집자주] 독립 리서치 기업인 '그로쓰리서치'의 기업 탐방 후 분석을 담은 내용입니다. 뷰어스는 글과 관련한 투자 결과에 책임을 지지 않습니다.