흑연 없는 리튬메탈 LFP 배터리, 美 스타트업이 개발 성공

미국 배터리 스타트업 퓨어 리튬(Pure Lithium)이 흑연 음극재를 전혀 쓰지 않는 리튬 메탈 기반 LFP 배터리를 공개했다. 시카고에 본사를 둔 이 회사는 구리 집전체 위에 리튬 메탈을 직접 증착하는 전착 공정을 적용해 원하는 두께의 음극을 단일 공정으로 만들어내는 방식으로 생산 단가를 낮췄다. 니켈, 코발트, 망간은 물론 흑연까지 걷어내고 LFP 양극재와 결합한 것이 핵심이다.

전 세계 흑연 가공의 90% 이상을 중국이 쥐고 있는 상황에서, 흑연 자체를 배제한 이번 기술은 북미 중심의 공급망 구축 가능성을 열었다는 점에서 의미가 크다. 기존 삼원계(NCM)와 LFP가 양분한 배터리 시장 구도에 변화를 줄 수 있는 대안으로 주목받는 이유다.

성능 지표, 기존 LFP 넘어서

퓨어 리튬 배터리는 저렴하지만 에너지 밀도가 낮고 무겁다는 기존 LFP의 약점을 흑연이 차지하던 공간에 활물질을 채워 넣는 방식으로 보완했다. 실험실 테스트에서는 1시간 충전과 1시간 방전을 반복하는 1C 조건으로 9315회의 충방전 사이클을 기록했는데, 이는 기존 상용 배터리 수명의 3배를 웃도는 수치다. 에너지 밀도는 1세대 기준 300Wh/kg이며, 개발 중인 2세대는 425Wh/kg을 목표로 하고 있다.

전고체 대신 액체 전해질 유지

퀀텀스케이프나 팩토리얼 같은 경쟁 개발사들이 전고체 배터리 개발에 집중하는 것과 달리, 퓨어 리튬은 기존 액체 전해질 시스템을 그대로 두고 음극 제조 공정만 바꾸는 전략을 택했다. 이 덕분에 상용화 진입 장벽을 상대적으로 낮췄다는 평가다. 회사는 시카고에 파일럿 생산 라인을 구축 중이며, 완성차 및 배터리 업체 40여 곳과 상용화 논의를 진행하고 있다.

다만 파일럿 단계를 넘어 대량 양산 수율과 실제 주행 환경에서의 내구성을 입증하는 것이 남은 과제다. 전고체와 실리콘 음극재 등 다양한 차세대 배터리 기술이 경쟁하는 상황에서, 이 기술이 중국이 주도하는 LFP 시장 판도를 실제로 바꿀 수 있을지는 앞으로의 검증에 달려 있다.