[인더스트리뉴스 정형우 기자] 삼성전자는 1회 충전에 800km 주행 가능한 전고체전지 기술을 공개했다.

사진 왼쪽부터 전고체전지 기술을 개발한 삼성전자 유이치 아이하라 엔지니어(교신저자), 이용건 연구원(1저자), 임동민 마스터(교신저자). [사진=삼성전자]

삼성전자 종합기술원은 ‘전고체전지(All-Solid-State Battery)’의 수명과 안전성을 높이는 동시에 크기를 반으로 줄일 수 있는 원천기술을 세계적인 학술지 ‘네이처 에너지(Nature Energy)’에 게재했다.

이번에 게재된 내용은 1회 충전에 800km 주행, 1,000회 이상 배터리 재충전이 가능한 전고체전지 기술로써 삼성전자 일본연구소(Samsung R&D Institute Japan)와 공동으로 연구한 결과다.

전고체전지는 배터리의 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 액체에서 고체로 대체하는 것으로, 현재 사용중인 리튬-이온전지(Lithium-Ion Battery)와 비교해 대용량 배터리 구현이 가능하고, 안전성을 높인 것이 특징이다.

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

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 있기 때문에 리튬-이온전지 대비 크기를 절반 수준으로 줄일 수 있다는 특징이 있다.

삼성전자 종합기술원 임동민 마스터는 “이번 연구는 전기자동차의 주행거리를 혁신적으로 늘리는 핵심 원천기술이다”며, “전고체전지 소재와 양산 기술 연구를 통해 차세대 배터리 한계를 극복해 나가겠다”고 말했다.

- 전해질이 액체인 형태로 현재 가장 널리 쓰이고 있음

에너지밀도가 이론적 한계에 다다른 상황

- 양극의 리튬이온이 음극으로 이동하면 충전, 음극의 리튬이온이

다시 양극으로 이동하면 방전이 되며, 음극으로 이동되는 리튬

이온의 양이 많아 질수록 배터리의 에너지밀도를 높일 수 있음

[정형우 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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