삼성전자, 전고체전지 혁신기술 공개... "전기차 배터리 더 오래, 더 안전하게"

삼성전자 종합기술원이 차세대 배터리로 주목받고 있는 '전고체전지(All-solid-state Battery)' 혁신 기술을 '네이처 에너지(Nature Energy)'에 게재했다.

이번에 공개된 원천기술은 전고체전지의 수명과 안정성을 높이는 동시에 배터리의 크기를 반으로 줄일 수 있다는 점이 특징이다. 삼성전자 일본연구소(Samsung R&D Institute Japan)와 공동 연구를 통해 발표된 연구 결과에 따르면, 전고체전지는 1회 충전에 800km 주행, 1천 회 이상 재충전이 가능하다.


전고체전지는 배터리의 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 고체로 대체한다. 액체 전해질로 만들어진 리튬-이온 전지(Lithium-Ion Battery)보다 대용량 배터리 구현이 가능하며 안전하게 사용할 수 있다는 장점이 있다.

일반적으로 전고체전지는 배터리 음극 소재로 '리튬금속(Li metal)'을 사용하는데, 이는 '덴드라이트(Dendrite)'라는 기술적 한계를 지니고 있다. 덴드라이트는 배터리 충전 시 리튬이 양극에서 음극으로 이동하는 과정에서 음극 표면에 쌓여 만들어진 나뭇가지 모양의 결정체를 의미한다. 이 결정체가 배터리의 분리막을 훼손해 전고체전지의 수명과 안전성을 낮춘다.

삼성전자는 세계 최초로 '석출형 리튬 음극 기술'을 활용해 덴드라이트 문제를 해결했다. 석출형 리튬 음극 기술이란 전고체전지 음극에 5마이크로미터(100만분의 1미터) 두께의 은-탄소 나노입자 복합층(Ag-C Nanocomposite Layer)을 적용한 것이다. 이 기술은 배터리 음극 자체의 두께를 얇게 만들어 에너지 밀도를 높이며 기존 리튬-이온 전지 크기의 절반 수준으로 긴 시간 동안 더 안전하게 사용할 수 있게 만든다.

임동민 삼성전자 종합기술원 마스터는 "이번 연구는 전기자동차의 주행거리를 혁신적으로 늘리는 핵심 원천기술"이라며, "전고체전지 소재와 양산 기술 연구를 통해 차세대 배터리 한계를 극복해 나가겠다"고 말했다.

한편, 삼성전자 종합기술원은 삼성의 미래 선행기술 연구 개발의 중심 기관이다. 최근 세계적 학술지에 '자발광 QLED 상용화 가능성'(2019년 11월, Nature)과 '비(非)침습 혈당 측정 가능성'(2020년 1월, Science Advances)에 대한 연구 결과를 잇따라 게재하며 연구 성과를 인정받고 있다.

차진희 기자 postmoneynews@gmail.com

더저스티스(The Justice)는 모든 기사에 대한 독자여러분의 의견을 수렴하고 있습니다. 위 기사에 대한 소감, 정정이나 이의제기, 반박등의 의견이 있으시면 아래 이메일로 보내주시기 바랍니다. 보내주신 내용을 확인 후, 신속히 답변 드리겠습니다.

postmoneynews@gmail.com