삼성전자 종합기술원이 ‘전고체전지(All-Solid-State Battery)’의 수명과 안전성을 높이는 동시에 크기를 절반으로 줄일 수 있는 원천기술을 세계적인 학술지 ‘네이처 에너지(Nature Energy)’에 게재했다고 10일 밝혔다.
삼성전자 차세대 ‘전고체전지’ 혁신기술을 개발한 (왼쪽부터) 유이치 아이하라 Principal Engineer(교신저자), 이용건 Principal Researcher(1저자), 임동민 Master(교신저자)
삼성전자 종합기술원이 삼성전자 일본연구소(Samsung R&D Institute Japan)와 공동으로 연구한 이 전고체전지는 1회 충전에 800 km 주행, 1,000회 이상 배터리 재충전이 가능하다고 한다. 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.
삼성전자 종합기술원 ‘전고체전지’ 기술 관련 인포그래픽 [삼성전자 제공]
일반적으로 전고체전지에는 배터리 음극 소재로 ‘리튬금속(Li-metal)’이 사용된다. 하지만, 리튬금속은 전고체전지의 수명과 안전성을 낮추는 ‘덴드라이트(Dendrite)’ 문제를 해결해야 하는 기술적 난제가 있다. 덴드라이트는 배터리를 충전할 때 양극에서 음극으로 이동하는 리튬이 음극 표면에 적체되며 나타나는 나뭇가지 모양의 결정체다. 이 결정체가 배터리의 분리막을 훼손해 수명과 안전성을 낮춘다.
삼성전자는 덴드라이트 문제를 해결하기 위해 전고체전지 음극에 5 µm(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 증가시키며, 기존보다 배터리 음극 두께를 얇게 만들어 에너지밀도를 높일 수 있기 때문에 리튬이온전지 대비 크기를 절반 수준으로 줄일 수 있다고 한다. <끝>
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