삼성전자 '전고체전지' 혁신기술을 개발한 (왼쪽부터) 유이치 아이하라 Principal Engineer(교신저자), 이용건 Principal Researcher(1저자), 임동민 Master(교신저자)

삼성전자 종합기술원이 차세대 배터리로 주목받는 '전고체전지' 수명과 안전성을 높이는 동시에 크기를 절반으로 줄일 수 있는 원천기술을 네이처 에너지(Nature Energy)紙에 공개했다.

10일 삼성전자에 따르면 종합기술원은 1회 충전에 800km 주행 1000회 이상 배터리 재충전이 가능한 전고체전지 연구결과를 공개했다. 삼성전자 일본연구소와 공동 연구한 결과다.

전고체전지(All-Solid-State Battery)는 배터리 양극과 음극 사이의 전해질을 액체에서 고체로 대체한 것. 리튬-이온전지(Lithium-Ion Battery)와 비교해 대용량 배터리 구현이 가능하고 안전성을 높인 것이 특징.

전고체전지에는 배터리 음극 소재로 리튬금속(Li metal)이 사용된다. 하지만 리튬금속은 전고체전지의 수명과 안전성을 낮추는 덴드라이트(Dendrite) 문제를 해결해야 하는 기술적 난제가 있다.

'덴드라이트'란 배터리를 충전할 때 양극에서 음극으로 이동하는 리튬이 음극 표면에 적체되며 나타나는 나뭇가지 모양의 결정체로, 이 결정체가 배터리 분리막을 훼손해 수명과 안전성이 낮아진다.

삼성전자는 덴드라이트 문제를 해결하기 위해 전고체전지 음극에 5㎛(100만분의 1미터) 두께의 은-탄소 나노입자 복합층(Ag-C Nanocomposite Layer)을 적용한 '석출형 리튬음극 기술'을 세계 최초로 적용했다.

'전고체전지' 인포그래픽

이 기술은 전고체전지의 안전성과 수명을 증가시키는 것은 물론 기존보다 배터리 음극 두께를 얇게 만들어 에너지밀도를 높일 수 있다. 리튬-이온전지 대비 크기를 절반 수준으로 줄일 수 있다.

임동민 삼성전자 종합기술원 마스터는 "전기자동차 주행거리를 혁신적으로 늘리는 핵심 원천기술이 될 것"이라며 "전고체전지 소재와 양산기술 연구를 통해 차세대 배터리 한계를 극복할 것"이라고 말했다.

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