전지

혁신적인 소재기술로 에너지 저장분야를 선도하는

세계적인 연구소

현대 인류문명의 급속한 산업화로 인한 환경문제와 자원고갈, 고도로 발달한 정보통신분야에 있어서 휴대용 기기의 에너지원 공급문제 등이 주요한 사회적 이슈로 부각되고 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위한 Clean energy 개발의 일환으로 배터리 연구소에서는 Mobile 용 에너지 원인 고용량 배터리, 전기차용 고출력 배터리, 전력저장용 장수명 배터리 등 다양한 분야의 배터리 연구개발을 진행하고 있습니다. 배터리 연구소의 소재개발 파트에서는 전기화학, 유기/무기 재료, 금속, 고분자 등의 다양한 기술역량을 기반으로 하여 양극재, 음극재, 분리막, 전해액 및 도전재와 바인더 등의 분야를 연구하고 있습니다. Ni-Co-Mn 계 3성분계, 고전압 LCO, LFP 등의 양극재와 흑연계 및 비흑연계 등의 차세대 고용량 재료개발을 진행하고 있으며, 리튬이온 전지의 안전성을 획기적으로 높이는 분리막, 전해액 등의 연구도 함께 진행중입니다. 기 개발된 LG화학 고유의 소재는 당사의 모바일용, 전기 자동차용 및 ESS용 전지에 적용되어 차별화된 성능 및 안전성을 보여주고 있습니다. 특히 전기자동차용 분야에서는 이미 상용화한 전기자전거, 로봇청소기용 전지기술을 바탕으로 Global 자동차 고객들과 전기자동차에 탑재하기 위한 고에너지, 고출력, 장수명 성능을 지닌 전지개발을 활발하게 전개하고 있습니다. 이러한 Battery의 원활한 개발을 위하여 기계/전자, 화학/화공, 금속/재료공학 등 다양한 전공의 연구원들이 상호 유기적인 연구활동을 활발히 진행하고 있습니다.

배터리 소재분야

양극재

리튬이차전지에서 양극재는 리튬의 공급원으로써, 전지가 충전/방전 시 양극재의 결정격자로부터 리튬을 방출/흡수하여, 전지 내에 전기에너지를 저장/방출 가능하게 해 주는 주원료입니다. 좋은 양극재란 전기화학적인 반응이 우수하면서도 내열성, 내구성 등의 다양한 특성을 지닐 뿐 만 아니라 환경에 대한 오염이 없는 재료입니다. 리튬이차전지의 양극재는 리튬과 전이금속산화물로 구성된 복합산화물의 세라믹 분말입니다. 따라서 기존의 Ni-MH나 Ni-Cd 전지 등에서 사용하는 중금속에 해당되는 원소가 없는 친환경 재료로서 그 응용범위가 기하급수적으로 늘어나고 있습니다. 배터리연구소에서는 Ni, Mn, Co로 구성된 소재를 개발하여 세계 최초로 휴대용 전화기, 노트북 등의 리튬이차전지에 적용하였고, 현재 고성능 자동차용 전지를 위한 고용량/고출력 소재를 개발하고 있습니다.

  • 입자의 배향이 다른 양극재의 단면

전공분야

전공분야
화학 유기화학, 무기화학, 유기합성, 전기화학
화학공학 고분자공학, 반응공학
재료과학 무기재료, 고분자재료
기계/전기공학 기계공학, 기계설계/최적화, 전자/전기공학
컴퓨터공학 소프트웨어 프로그래밍
물리학 고체물리
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배터리 소재분야

음극재

음극재(Anode Materials)는 리튬이차전지에 사용되는 핵심소재 중 하나로, 리튬이온과 전자를 전지 충전시 저장하였다가 방전시 내어주는 역할을 합니다. 분말형태인 음극재는 Binder와 혼합하여 금속 박막에 얇게 도포하여 전지에 사용됩니다. 현재까지 음극재로는 흑연(Graphite)을 비롯한 탄소가 주로 사용되고 있습니다. 배터리연구소에서는 휴대폰, 노트북컴퓨터 등 휴대형 전자기기와 HEV, EV 등의 전기 자동차에 적용되는 전지를 개발하기 위해, 기존 탄소계 음극 소재뿐 아니라 고용량/고기능성 차세대 음극재를 개발하고 있습니다.

  • 흑연계 음극재
  • 차세대 si계 음극재

전공분야

전공분야
화학 유기화학, 무기화학, 유기합성, 전기화학
화학공학 고분자공학, 반응공학
재료과학 무기재료, 고분자재료
기계/전기공학 기계공학, 기계설계/최적화, 전자/전기공학
컴퓨터공학 소프트웨어 프로그래밍
물리학 고체물리
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배터리 소재분야

안전성 강화 분리막

LG화학이 개발한 "안전성 강화 분리막"은 나노 구조 및 물질로 구성된 새로운 개념의 세계 최초의 분리막으로서, 기존 폴리올레핀 계열 분리막에 비해 현저히 열적 특성 및 표면 강도는 물론, 기타 내외부적인 충격에 대한 안정성이 탁월하여, 전지의 내부 단락 문제 해결에 크게 기여할 수 있습니다. 이를 통해, 그 동안 리튬 이차 전지의 안정성 우려로 인해 접근하지 못했던 고용량 전지 및 차량용 중대형 전지 등을 포함한 다양한 신규 전지 개발에 크게 기여하고 있으며 많은 고객들로부터 호평 받고 있습니다.

  • 안전성 강화 분리막

전공분야

전공분야
화학 유기화학, 무기화학, 유기합성, 전기화학
화학공학 고분자공학, 반응공학
재료과학 무기재료, 고분자재료
기계/전기공학 기계공학, 기계설계/최적화, 전자/전기공학
컴퓨터공학 소프트웨어 프로그래밍
물리학 고체물리
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배터리 소재분야

전해액

전해액이란 전극 사이의 전하가 원활하게 이동할 수 있도록 도와주는 역할을 합니다. 전해액 자체의 화학적, 물리적, 전기화학적 특성 및 전해액/전극 계면 현상에 대한 깊은 이해를 바탕으로, 고기능성 전해액 및 첨가제 설계 및 개발을 미션으로 하고 있습니다. 주요 성과로는 장수명 전지용 전해액, 고안전성 전지용 전해액, 고출력 전지용 전해액 그리고 고전압 전지용 전해액 개발 등이 있습니다. 아울러, 다양한 화학적/전기화학적 분석을 통하여 전지의 고장 및 열화 정도를 진단하고 미래 성능을 예측할 수 있는 분석방법을 개발하고 있습니다.

  • 전해액

전공분야

전공분야
화학 유기화학, 무기화학, 유기합성, 전기화학
화학공학 고분자공학, 반응공학
재료과학 무기재료, 고분자재료
기계/전기공학 기계공학, 기계설계/최적화, 전자/전기공학
컴퓨터공학 소프트웨어 프로그래밍
물리학 고체물리
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소형 전지

리튬이온 원형 전지

리튬이온 원형 전지는 노트북∙파워툴∙EV/E-Bike 분야에 적용되고 있으며 최근에는 Wearable IT Device 및 청소기∙UPS∙SLI 분야까지 원형전지 적용 범위를 넓히고 있습니다. Technology leadership 을 강화하여 신시장 확보를 위해 초소형 원형전지 및 고용량∙고성능 및 높은 안전성의 원형전지(1.5~4.0Ah) 제품을 개발하고 있습니다.

  • 리튬이온 원형 전지

전공분야

전공분야
화학 유기화학, 무기화학, 유기합성, 전기화학
화학공학 고분자공학, 반응공학
재료과학 무기재료, 고분자재료
기계/전기공학 기계공학, 기계설계/최적화, 전자/전기공학
컴퓨터공학 소프트웨어 프로그래밍
물리학 고체물리
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소형 전지

리튬이온 각형 전지

LG화학은 1995년 리튬 이온전지 연구에 착수하여 1999년 국내 최초로 양산에 성공한 이후, 세계 시장을 선도하는 친환경/에너지 솔루션을 제공해오고 있습니다. 리튬이온 2차 전지 중 모바일 각형 전지는 노트북∙ 휴대폰∙태블릿과 같은 IT Device에 다양하게 적용되고 있습니다. 기술 역량 확대를 통해 제품의 가격 경쟁력을 확보하고 고객의 다양한 Needs에 신속한 제품 설계를 함으로써 Global No.1 Market share 달성을 위한 초석을 다지고 있습니다.

  • 리튬이온 각형 전지

전공분야

전공분야
화학 유기화학, 무기화학, 유기합성, 전기화학
화학공학 고분자공학, 반응공학
재료과학 무기재료, 고분자재료
기계/전기공학 기계공학, 기계설계/최적화, 전자/전기공학
컴퓨터공학 소프트웨어 프로그래밍
물리학 고체물리
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소형 전지

리튬이온 폴리머 전지

리튬이온 폴리머전지는 노트북∙휴대폰∙태블릿과 같은 개인용 휴대 장치에 폭넓게 사용되고 있는 제품입니다. 최근 스마트폰∙태블릿∙웨어러블 시장의 급성장에 발맞춰 최고 수준의 제품을 개발하기 위해 노력 중 입니다. 제품 설계에 맞춰 양극재, 분리막, 음극재를 절단하여 형성된 Bi-cells를 배열하고 적층하는 LG화학 고유의 Stack & Folding 기술을 기반으로 스마트 기기 의 내부공간 활용을 극대화하기 위하여 각기 다른 사이즈의 Bi-cells를 계단 형식으로 적층한 Stepped 전지와 같은 LG화학만의 차별화된 솔루션을 제공하고 있습니다. 이와 같은 신규 Concept 전지 설계 기술 확보는 물론 고용량∙고에너지 밀도 및 선도 제품 구현을 통한 1등 모바일 전지 달성을 위해 연구∙개발 활동을 활발히 하고 있습니다.

  • 리튬이온 폴리머 전지

전공분야

전공분야
화학 유기화학, 무기화학, 유기합성, 전기화학
화학공학 고분자공학, 반응공학
재료과학 무기재료, 고분자재료
기계/전기공학 기계공학, 기계설계/최적화, 전자/전기공학
컴퓨터공학 소프트웨어 프로그래밍
물리학 고체물리
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소형 전지

소형 전지 Pack

노트북∙휴대폰∙태블릿과 같은 IT Device에서 E-bike∙청소기∙파워툴에 이르는 다양한 기기에 탈착∙삽입할 수 있도록 제작한 전지 조합품 입니다. 기기 별로 다양하게 요구되는 전압∙용량에 따라서 동종의 Cell을 직렬∙병렬로 연결하고, 안전하게 사용할 수 있도록 보호회로를 장착합니다. 최근에는 서로 다른 종류의 셀들을 조합하거나, 새로운 기능을 적용하는 등 진보한 Pack을 개발하는 꾸준한 노력을 하고 있습니다.

  • 전자기기에 탑재되는 전지 Pack의 기계부품형태

전공분야

전공분야
화학 유기화학, 무기화학, 유기합성, 전기화학
화학공학 고분자공학, 반응공학
재료과학 무기재료, 고분자재료
기계/전기공학 기계공학, 기계설계/최적화, 전자/전기공학
컴퓨터공학 소프트웨어 프로그래밍
물리학 고체물리
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자동차 전지

리튬이온 폴리머 전지

기술이 발달하면서 전 세계적으로 환경오염에 대한 문제가 심각해지자, 각국은 환경 보존를 위해 탄소배출을 줄이는 등 친환경적인 개발을 하고 있습니다. 이러한 흐름에 발맞추어 LG화학은 PHEV(Plug-in Hybrid Vehicle)과 EV(Electric Vehicle) HEV(Hybrid Electric Vehicle) 등 다양한 형태의 친환경 자동차에 적용할 수 있는 리튬이온 폴리머 전지를 연구/개발하고 있습니다. 현재 xEV에 Market에서 가장 큰 비중을 차지하고 있는 HEV는 0.5~1kWh 정도의 에너지 및 150~300V의 전압을 갖는 Battery System으로 주로 높은 입출력 특성을 통해 회생제동시에 에너지를 충전하고, 가속시에 엔진을 보조하여 연비를 크게 개선하는 것을 목적으로 하고 있습니다. 당사는 과거 안전성 및 수명이 확보된 리튬배터리를 개발하여 현대자동차 Avante에 공급하였으며, HEV에 가장 중요한 성능인 출력 향상 및 전지 무게를 최소화를 위해 지속적으로 연구/개발하고 있습니다. 전기 자동차에 적용하고 있는 Pouch Type 전지는 전극을 Winding해서 원통형/각형 Can에 넣는 타사 전지 대비, 공간활용도가 높고 Pouch의 무게가 Can보다 가벼워서 높은 에너지 밀도의 전지를 구현할 수 있어 고용량의 PHEV/EV 자동차용 전지에 적합 합니다. 또한, 대면적이어서 열 관리에 용이하며 Stack & Folding 구조로 다양한 Size의 구현이 가능한 장점을 가지고 있습니다.

또한, 최근 높아지는 연비 개선 요구와 환경 규제에 대비해 낮은 비용으로 연비 향상과 이산화탄소 배출을 감소할 수 있는 Low-Voltage (>60V) System에 대한 관심이 증가에 발 맞추어, 자동차전지개발센터에서는 이러한 LV System에 적합한 높은 안전성과 고온 내구성을 지니는 고출력 리튬이온 폴리머 2차 전지를 개발하고 있습니다. 구체적으로 기존 12V 납축전지를 대체할 수 있는 전지, 납축전지를 보조하는 12V 보조용 전지, 그리고 토크 보조용 48V용 전지의 다양한 제품을 개발하고 있습니다.

  • 파우치 타입의 리튬이온 폴리머 전지 이미지

전공분야

전공분야
화학 유기화학, 무기화학, 유기합성, 전기화학
화학공학 고분자공학, 반응공학
재료과학 무기재료, 고분자재료
기계/전기공학 기계공학, 기계설계/최적화, 전자/전기공학
컴퓨터공학 소프트웨어 프로그래밍
물리학 고체물리
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자동차 전지

BMS(Battery Management System)

BMS는 배터리 팩 내에서 가능한 모든 정보를 수집하여, 배터리의 현재 상태를 추정하고 위험요인을 감지하는 기능을 수행하고 있습니다. 차량의 충전장치와 모터구동 장치(Inverter) 등과 통신하여 전기차 Power Train의 성능을 결정하는 중요한 기능을 수행합니다. 자동차전지개발센터에서는 Cell의 특성에 기반하여 배터리 팩의 현재 상태를 정확히 추정하는 Algorithm 개발과 차량 ECU(Electric Control Unit)에서 요구하는 Robust한 H/W 설계와 배터리 팩내의 센서들을 잘 처리할 수 있는 신호처리 및 부품 기술, 그리고 AUTOSAR 등 차량 Platform에 기반한 S/W 설계 기술들을 연구개발하고 있습니다.

  • BMS 회로 기판

전공분야

전공분야
화학 유기화학, 무기화학, 유기합성, 전기화학
화학공학 고분자공학, 반응공학
재료과학 무기재료, 고분자재료
기계/전기공학 기계공학, 기계설계/최적화, 전자/전기공학
컴퓨터공학 소프트웨어 프로그래밍
물리학 고체물리
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자동차 전지

자동차 전지 Pack

Pack은 화학제품인 전지를 기계부품형태로서 전기자동차 등 기계시스템에 탑재하기 위한 최종 완성제품으로서 Pack의 주요목적은 기계적 충격, 진동, 습윤 및 열 등 외부환경으로부터 탑재된 리튬이온전지를 보호하는 것입니다. 높은 냉각효율 및 구조적 견고함을 갖춤과 동시에 Pack의 에너지밀도를 극대화하기 위해서 Pack개발에는 다양한 공학기술(구조역학, 최적설계, 열유체공학, 전기공학, 수치해석 등)이 접목됩니다. 자동차전지개발센터에서는 이러한 공학 기술을 통해 제품을 더욱 작고 가볍게 개발하며 외형의 표준화를 통해 양산성을 향상 시키고 고객 요구에 대한 신속한 대응을 위한 모듈화 설계기법을 연구하고 있습니다.

  • 자동차 시스템에 탑재되는 전지 Pack의 기계부품형태

전공분야

전공분야
화학 유기화학, 무기화학, 유기합성, 전기화학
화학공학 고분자공학, 반응공학
재료과학 무기재료, 고분자재료
기계/전기공학 기계공학, 기계설계/최적화, 전자/전기공학
컴퓨터공학 소프트웨어 프로그래밍
물리학 고체물리
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전력저장 전지

리튬이온 폴리머 전지

생산된 전력을 저장했다가 전력이 가장 필요한 장소와 시간대에 사용할 수 있도록 하는 전력저장시스템(Energy Storage System)은 용량 확장성, 에너지 변환효율, 환경 친화적인 특성을 필요로 하는 에너지저장 기술입니다. 특히, 리튬이온전지는 이러한 요구를 충족시키는 고성능 전지로서 에너지 밀도가 높고, 작동 전압이 높을 뿐 아니라 우수한 보존 및 수명 특성을 가지는 등 많은 장점을 지니고 있습니다. 이러한 장점 때문에 가정, 상업 및 공장용 Power Backup UPS(Uninterruptible Power Supply), 신재생 에너지 전력저장, 산업시설, 발전소, 변전소 등의 대량 전력저장등의 용도로 폭 넓게 적용되고 있으며, 점점 그 용도가 증가되고 있습니다.

  • 파우치 타입의 리튬이온 폴리머 전지

전공분야

전공분야
화학 유기화학, 무기화학, 유기합성, 전기화학
화학공학 고분자공학, 반응공학
재료과학 무기재료, 고분자재료
기계/전기공학 기계공학, 기계설계/최적화, 전자/전기공학
컴퓨터공학 소프트웨어 프로그래밍
물리학 고체물리
  • 관련문의 : youncj@lgchem.com

전력저장 전지

BMS(Battery Management System)

BMS는 이차전지의 두뇌로서 그 주요기능은 전압/전류/온도 측정을 통해, 에너지/파워/노화 상태의 정확한 추정, Pack/Rack/System 내의 모든 전기적 안전, 이상유무의 진단과 시스템 제어 및 PCS, EMS등의 상위 시스템과의 통신 기능을 수행하는 것입니다. 현재 추진 중인 연구 분야로 ESS 표준 인터페이스 / BMS SW Platform / 표준 HW,SW Modules 개발과 높은 정밀도의 SoC,SoP,SoH (State of Charge/ Power/Health) 추정 Algorithm / 장기 사용 기간과 설치 환경을 고려한 신뢰성 향상 기법 / 최적 진단 기술 등과 더불어 대용량 Smart Gird (30~100MWh급 시스템) / 주택,산업용 UPS등의 소규모 ESS에 대한 최적 구성에 대해 활발하게 연구개발 하고 있습니다.

  • BMS 회로 기판

전공분야

전공분야
화학 유기화학, 무기화학, 유기합성, 전기화학
화학공학 고분자공학, 반응공학
재료과학 무기재료, 고분자재료
기계/전기공학 기계공학, 기계설계/최적화, 전자/전기공학
컴퓨터공학 소프트웨어 프로그래밍
물리학 고체물리
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전력저장 전지

전력저장 전지 Pack

전력저장 전지 Pack은 전지가 기계부품형태로서 발전소 등의 전력망과 가정용 태양전지 연계, 산업용 UPS 등을 Back up하기 위해 구성하는 최종 완성제품으로서 Pack의 주요목적은 기계적 충격, 진동, 습윤 및 열 등 외부환경으로부터 탑재된 리튬이온전지를 보호하고 안정적으로 전력을 저장/공급하는 것입니다. 높은 냉각효율 및 구조적 견고함을 갖춤과 동시에 Pack의 에너지밀도를 극대화하기 위해서 Pack개발에는 다양한 공학기술(구조역학, 최적설계, 열유체공학, 전기공학, 수치해석 등)이 접목됩니다. 이를 통해 제품을 더욱 작고 가볍게 개발하며 외형의 표준화를 통해 양산성을 향상시키고 고객 요구에 대한 신속한 대응을 위한 모듈화 설계기법이 연구되고 있습니다.

  • 전력저장 시스템에 탑재되는 전지 Pack의 기계부품형태

전공분야

전공분야
화학 유기화학, 무기화학, 유기합성, 전기화학
화학공학 고분자공학, 반응공학
재료과학 무기재료, 고분자재료
기계/전기공학 기계공학, 기계설계/최적화, 전자/전기공학
컴퓨터공학 소프트웨어 프로그래밍
물리학 고체물리
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전력저장 전지

System

전력저장 System 팀은 전력 시장의 요구와 사용 환경, 실 사용 패턴을 분석하여 Simulation 하고, 이를 바탕으로 최종 고객이 요구하는 형태의 Energy Storage System을 제공합니다. 전력저장시스템의 경우 수십 MWh에 이르는 대용량 고전압 배터리를 필요로 하기에 확장 가능한 기본 제품 단위로 Container를 채택하고 있으며, 다양한 요구에 대응하기 위한 별도 Solution을 함께 개발하고 있습니다. 구조적 안정성과 냉각 유효성을 확보하기 위해 다양한 분야의 기술을 접목하고 있으며, 각 구성 요소를 유기적인 하나의 System으로 동작 시키기 위한 제어기술을 포함하고 있습니다. System 단위 안정성과 유연성은 다수의 상위 제어기(PCS, EMS 등)와의 상호 연동 시험을 통해 확보합니다.

  • 전력저장시스템

전공분야

전공분야
화학 유기화학, 무기화학, 유기합성, 전기화학
화학공학 고분자공학, 반응공학
재료과학 무기재료, 고분자재료
기계/전기공학 기계공학, 기계설계/최적화, 전자/전기공학
컴퓨터공학 소프트웨어 프로그래밍
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