‘겔 고분자 전해질’ 적용 수명·안정성↑
“배터리 ‘게임체인저’ 될 수 있을 것”
 |
삼성SDI가 주도하는 한미 공동연구팀이 ‘차세대 배터리’ 리튬메탈 배터리의 수명을 연장할 수 있는 기술을 개발했다.
이번 신기술은 차세대 배터리의 에너지 효율과 안전성을 대폭 개선할 수 있는 새로운 기술 접근법을 제시한 것으로, 업계에서는 리튬메탈 배터리의 한계를 극복한 제품 상용화가 본격화할 경우 배터리 산업의 ‘게임체인저’가 될 것이라는 기대가 나온다.
23일 삼성SDI는 미국 컬럼비아 대학과 산학협력을 통해 리튬메탈 배터리의 수명과 안전성을 동시에 향상시킬 수 있는 새로운 전해질 조성을 개발하는 데 성공했다고 밝혔다.
이번 연구는 현존하는 기술 가운데 에너지 밀도가 가장 높지만 수명이 상대적으로 짧은 리튬메탈 배터리의 한계를 극복한 것이 핵심이다. 리튬메탈 배터리는 기존 삼원계 배터리에 비해 에너지 밀도가 1.6배에 달해 차세대 웨어러블 기기 등 미래 산업의 핵심 기술 가운데 하나로 꼽히지만 충방전 가능 횟수가 수십 회에 불과해 상용화에 제약이 있었다.
삼성SDI와 컬럼비아대 공동연구팀은 ‘겔 고분자 전해질’을 적용해 리튬메탈 배터리의 수명을 늘리는 동시에 안전성도 향상시킬 수 있는 돌파구를 찾았다. 불소 성분을 활용한 겔 고분자 전해질을 개발해 음극 표면에서 안정적인 계면을 형성하는 방식으로 기존 리튬메탈 배터리의 성능 저해 요인이 됐던 덴드라이트(충전 시 배터리 음극 표면에 쌓이는 결정체)를 효과적으로 억제한 것이다.
이번 신기술 개발로 삼성SDI의 차세대 배터리 개발 프로젝트에도 한층 탄력이 붙을 것으로 보인다. 삼성SDI는 미래 배터리 시장 선점을 위해 전고체 배터리와 리튬 메탈 배터리 등 차세대 배터리 개발에 분주한 행보를 이어가고 있다.
차세대 배터리 개발의 공정 난도와 비용 문제를 극복하고, 상용화를 앞당기기 위한 업체들의 경쟁이 갈수록 치열해지는 가운데 삼성SDI는 국내 배터리 3사 가운데 가장 빠른 시점인 내년을 전고체 배터리의 상용화 시점으로 제시했다.
삼성SDI는 국내 배터리 기업 최초로 지난 2023년 전고체 파일럿 라인을 구축하고 고객사에 샘플을 공급하며 테스트를 진행해 왔다.지난해 말에는 독일 BMW, 미국 솔리드파워와 전고체 배터리의 자동차 탑재를 위한 기술 검증 프로젝트를 공동 추진하기로 하는 등 전고체 배터리 분야에서 글로벌 업계를 주도하고 있다는 평가를 받는다.
한편, 삼성SDI 연구소가 주도한 이번 연구 논문은 세계 최고 권위의 에너지 분야 학술지인 ‘줄’ 최신호에 게재됐다. 줄은 세계 3대 학술지인 ‘셀’을 발행하는 미국 셀 프레스가 지난 2017년 창간한 에너지 분야 전문 학술지로, 세계적으로 가장 영향력 있는 저널 가운데 하나로 꼽힌다.
논문에는 삼성SDI 연구소의 이승우 부사장과 우현식 프로, 삼성SDI 미국 연구소의 김용석 소장과 양 리·위안위안 마 프로, 컬럼비아대 위안 양 교수 등이 공동 저자로 등재됐다.
주용락 삼성SDI 연구소장(부사장)은 “이번 논문은 기존에 취약점으로 지적되던 리튬메탈 배터리의 안전성을 개선한 기술이 학술적으로 검증받았다는 데 의미가 크다”면서 “앞으로도 국내외 연구 네트워크를 기반으로 차세대 배터리 기술 확보에 속도를 낼 것”이라고 말했다. 위안 양 컬럼비아대 교수는 “이번 연구 성과로 인해 차세대 배터리의 상용화에 한 걸음 다가서게 됐다”고 말했다. 권제인 기자
