삼성전자, 1회 충전에 800km 주행... 리튬전지 뛰어넘은 차세대 배터리 기술 공개

전고체전지 원천기술 공개... 나노입자 복합층 ‘석출형 리튬음극’으로 기술적 난제 돌파

1회 충전으로 800km 주행, 1000회 이상 재충전 가능

삼성전자가 1회 충전으로 800㎞ 주행이 가능하고 크기는 반으로 줄일 수 있는 전고체전지 원천기술을 공개했다. 차세대 배터리로 주목받고 있는 전고체전지는 배터리의 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 액체에서 고체로 대체한 것이다. 리튬이온전지보다 대용량 배터리 구현이 가능하고 안정성을 높인 것이 특징이다.

10일 삼성전자 종합기술원은 세계적인 학술지 '네이처 에너지(Nature Energy)'에 한번 충전에 800㎞ 주행, 1000회 이상 배터리 재충전이 가능한 전고체전지 연구결과를 공개했다고 밝혔다. 삼성전자 일본연구소와 공동으로 연구한 결과다.

일반적으로 전고체전지에는 배터리 음극 소재로 ‘리튬금속’이 사용된다. 하지만 리튬금속은 충전과정에서 리튬이 양극에서 음극으로 이동하며 음극 표면에 결정체가 쌓이는 문제가 있다. 이 결정체인 ‘덴트라이트’가 배터리 분리막을 훼손해 배터리 수명과 안정성을 낮추기 때문이다.

삼성전자는 덴드라이트 문제 해결을 위해 세계 최초로 '석출형 리튬음극 기술'을 적용했다. 전고체전지 음극에 5마이크로미터(100만분의 1미터) 두께의 은탄소 나노입자 복합층을 적용하는 기술이다. 이를 통해 수명과 안정성 문제 해결뿐만 아니라 배터리 음극 두께를 얇게 만들어 크기도 리튬이온전지의 절반 수준으로 줄였다. 

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.

 

차세대 '전고체전지' 혁신기술을 개발한 유이치 아이하라 책임 엔지니어(왼쪽부터), 이용건 책임 연구원, 임동민 마스터모습. [사진=삼성전자 제공]