[서울파이낸스 오세정 기자] 삼성전자 종합기술원은 차세대 배터리로 주목받고 있는 '전고체전지(All-Solid-State Battery)'의 수명과 안전성을 높이는 동시에 크기를 반으로 줄일 수 있는 원천기술을 세계적인 학술지 '네이처 에너지(Nature Energy)'에 게재했다고 10일 밝혔다.
삼성전자 종합기술원은 배터리 1회 충전에 800km를 주행하고 1000회 이상 배터리 재충전할 수 있어 전기차 주행거리를 획기적으로 늘릴 수 있는 전고체전지 연구결과를 공개했다.
전고체전지는 배터리의 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 액체에서 고체로 대체하는 전지다. 현재 사용중인 리튬이온전지(Lithium-Ion Battery)와 비교해 대용량 배터리를 구현하고 안전성을 높인 것이 특징이다.
일반적으로 전고체전지에는 배터리 음극 소재로 사용되는 '리튬금속(Li metal)'은 전고체전지의 수명과 안전성을 낮추는 '덴드라이트(Dendrite)' 문제를 해결해야 하는 기술적 어려움이 있다. 덴드라이트는 배터리를 충전할 때 양극에서 음극으로 이동하는 리튬이 음극 표면에 적체되며 나타나는 나뭇가지 모양의 결정체로, 배터리의 분리막을 훼손한다.
삼성전자는 덴드라이트 문제를 해결하기위해 전고체전지 음극에 5마이크로미터(100만분의 1미터) 두께의 은·탄소 나노입자 복합층(Ag-C Nanocomposite Layer)을 적용한 '석출형 리튬음극 기술'을 세계 최초로 적용했다.
이 기술은 전고체전지의 안전성과 수명을 증가시키는 것은 물론 기존보다 배터리 음극 두께를 얇게 만들어 에너지밀도를 높일 수 있다. 이에 따라 리튬이온전지 대비 크기를 절반 수준으로 줄일 수 있다는 특징이 있다.
이번 연구를 주도한 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.
삼성전자 종합기술원은 삼성전자 일본연구소(Samsung R&D Institute Japan)와 공동으로 연구를 진행했다.
연구 결과를 게재한 학술지 네이처 에너지는 2018년 세계적인 학술정보서비스 업체인 '클래리베이트 애널리틱스'가 발표한 논문·저널 인용지수(Journal impact factor)가 1만2000여개 학술지 중 7위인 저명한 학술지다.
