'차세대 배터리' 리튬메탈 상용화 눈앞에…삼성SDI 신기술 개발

삼성SDI 공동 연구팀이 차세대 기술인 ‘리튬메탈배터리’의 성능을 크게 개선할 수 있는 전해질을 개발했다. 리튬메탈배터리는 에너지 밀도가 현존하는 기술 중 가장 높아 웨어러블(착용가능한) 기기 등에 사용될 것으로 꼽히지만, 충·방전 가능 횟수가 수십회에 불과해 상용화에 제약이 있었다.

23일 삼성SDI와 컬럼비아대 연구팀은 리튬메탈 배터리의 수명과 안전성을 동시에 향상할 수 있는 새로운 전해질 기술이 세계적 에너지 분야 학술지 ‘줄(Joule)’ 2월호에 실렸다고 밝혔다. 논문명은 ‘전해질 분해 부산물 억제 겔 기반 수명증가 무음극 리튬 배터리(Gel electrolyte featuring parasitic salt-phobic network enables anode-free lithium batteries with long cycle life and enhanced thermal stability)’다.

리튬메탈배터리는 기존 리튬이온배터리 구조를 유지하면서 음극에 흑연 대신 리튬금속을 활용해 에너지 밀도가 기존 삼원계의 1.6배에 달할 정도로 높다. 하지만 충·방전 횟수가 적어 수명이 짧은 게 단점으로 꼽혔다. 연구팀은 이를 해결하기 위해 겔 고분자 전해질을 적용해 배터리 수명을 늘렸다. 또 고분자 전해질에 불소성분을 활용해 음극 표면에서 안정적인 계면을 형성하는 방식으로 덴드라이트(나뭇가지 모양의 결정체 틈새)를 억제하는 데 성공했다.

주용락 삼성SDI 연구소장(부사장)은 “기존에 취약점으로 지적되던 리튬메탈배터리의 안전성을 개선한 기술이 학술적으로 검증받았다는 데 의미가 크다”며 “국내외 연구 네트워크를 기반으로 차세대 배터리 기술 확보에 속도를 낼 것”이라고 말했다. 공동저자인 위안 양 컬럼비아대 교수는 “이번 연구 성과로 인해 차세대 배터리의 상용화에 한 걸음 다가서게 됐다”고 말했다.

고석현([email protected])