종합기술원 주도… ‘네이처 에너지’ 게재
수명·안전성 높이고 크기는 절반 축소전기차 한 번 충전 시 800㎞ 주행 가능
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삼성전자 제공
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새 기술을 적용한 전고체전지 원리를 리튬이온전지, 일반 전고체전지와 비교한 개념도.
삼성전자 제공
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삼성전자 종합기술원이 주도한 이번 연구로 전기자동차 주행거리가 획기적으로 늘어날 것으로 기대된다. 배터리를 한 번 충전하면 800㎞를 주행할 수 있고 1000회 이상 재충전할 수 있다는 게 회사 측 설명이다.
전고체전지는 배터리 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 액체에서 고체로 대체하는 전지다. 기존 리튬이온전지보다 대용량을 구현할 수 있고 안전성을 높인 것이 특징이다. 일반적으로 전고체전지 배터리 음극 소재로 사용되는 ‘리튬 금속’은 전고체전지의 수명과 안전성을 낮추는 ‘덴드라이트’를 해결해야 하는 문제를 배태하고 있다. 배터리를 충전할 때 리튬이 음극 표면에 적체하며 나타나는 나뭇가지 모양의 결정체인 덴드라이트(수지상결정)가 배터리 분리막을 훼손하기 때문이다.
이런 문제를 막기 위해 연구진은 전고체전지 음극에 5마이크로미터(100만분의1미터) 두께의 은·탄소 나노입자 복합층을 적용한 ‘석출형 리튬음극 기술’을 세계 최초로 적용했다. 그 결과 전고체전지의 안전성은 강화하면서 기존보다 배터리 음극 두께를 얇게 만들어 에너지 밀도를 높일 수 있게 됐다. 리튬이온 전지보다 크기를 절반 수준으로 줄일 수 있게 된 것이다.
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차세대 배터리인 전고체전지 혁신 기술을 개발한 유이치 아이하라(왼쪽부터) 삼성전자 일본연구소 수석엔지니어, 이용건 삼성전자 종합기술원 전문연구원과 임동민 마스터가 기념 촬영을 하고 있다.
삼성전자 제공
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정서린 기자 rin@seoul.co.kr
2020-03-11 25면
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