삼성SDI가 주도하는 한미 공동연구팀이 차세대 배터리로 주목받는 리튬메탈 배터리의 성능을 획기적으로 개선할 수 있는 기술을 개발했다.
삼성SDI는 미국 컬럼비아 대학과 산학협력을 통해 리튬메탈 배터리의 수명과 안전성을 동시에 향상할 수 있는 새로운 전해질 조성을 개발하는 데 성공했다.
현존하는 기술 가운데 에너지밀도가 가장 높지만 수명이 상대적으로 짧은 리튬메탈 배터리의 한계를 극복한 것이 핵심이다.
리튬메탈 배터리는 기존 3원계 배터리에 비해 에너지밀도가 1.6배에 달해 차세대 웨어러블(Wearable) 기기 등 미래 산업의 핵심기술 가운데 하나로 꼽히지만 충‧방전 가능 횟수가 수십회에 불과해 상용화에 제약이 있었다.
삼성SDI와 컬럼비아대 공동연구팀은 겔 고분자 전해질을 적용해 리튬메탈 배터리의 수명을 늘리는 동시에 안전성도 높여 문제를 해결할 수 있는 돌파구를 찾았다. 불소 성분을 활용한 겔 고분자 전해질을 개발함으로써 기존 리튬메탈 배터리의 성능 저해 요인이 됐던 덴드라이트(충전 시 배터리 음극 표면에 쌓이는 결정체)를 효과적으로 억제한 것이다.
연구 결과에 대해 배터리 전문가들은 차세대 배터리의 에너지 효율과 안전성을 대폭 개선할 수 있는 새로운 기술 접근법을 제시함으로써 배터리 분야의 게임체인저가 될 것이라고 기대하고 있다.
연구 논문은 세계 최고 권위의 에너지 분야 학술지인 줄(Joule) 최신호에 게재됐다.
줄은 세계 3대 학술지인 셀(Cell)을 발행하는 미국 셀 프레스(Cell Press)가 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 등재돼 글로벌 산학협력의 모범 사례로도 평가받았다.
주용락 삼성SDI 연구소장(부사장)은 “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 강조했다.
위안 양 컬럼비아대 교수는 “연구 성과로 차세대 배터리의 상용화에 한 걸음 다가서게 됐다”고 덧붙였다.