MIT와 삼성이 현재 리튬이온 배터리에 사용되는 액체 상태 전해질을 대체할 고체 전해질을 개발했다고 발표했다. 이를 통해 배터리 수명을 거의 무한대 수준까지 연장할 수 있을 뿐 아니라 내한성과 안전성도 높아진다는 것.

현재 널리 쓰이는 리튬이온 배터리는 전해질로 탄산에틸렌과 탄산디에틸 같은 유기 용매에 리튬염을 녹인 전해액을 사용한다. 하지만 이 유기 용매는 타기 쉬운 탓에 발화 사고를 자주 겪게 된다.

이런 이유로 화재 위험성이 없는 고체 전해질이 필요했던 것 하지만 보통 고체 전해질은 리튬이온 전도 특성이 유기 용매만큼 좋지는 않아 충방전 속도가 느린 게 문제였다.

이번에 MIT와 삼성 고등 기술원(Samsung Advanced Institute of Technology) 등은 리튬과 게르마늄, 인, 유활 화합물인 슈퍼이온 리튬이온 전도체 등을 이용해 고체 전해질의 전도 특성이 좋지 않은 문제를 해결한 것이다. MIT 거브랜드 시더(Gerbrand Cedar) 교수는 고체 전해질에 충분한 전도 특성이 없다고 생각했던 페러다임 자체가 뒤집어졌다고 밝히고 있다.

리튬이온 배터리에서 발화 사고가 일어난 이유는 리튬이 가연성이어서가 아니라 유기 용매가 타기 쉬웠던 탓이다. 전해액을 고체 전해질로 바꾸면 가장 먼저 발화 위험이 사라진다. 또 기존 리튬이온 배터리의 생명은 500∼1,200회 사이다. 물론 이런 사이클이 일치하는 건 아니지만 고체 전해질로 바꾸게 되면 수십만 수준까지 늘어나게 된다. 거의 끝없이 계속 사용할 수준이다.

또 다른 효과는 전해액을 이용하면 보통 영하 28도 이하로 추워지면 성능 저하가 일어난다. 하지만 고체 전해질이라면 추위와 관계없이 원래 성능을 그대로 발휘할 수 있다. 출력 밀도 역시 기존보다 20∼30% 개선되는 건 물론이다. 만일 이 제품이 실용화된다면 스마트폰이나 노트북 배터리가 충전 도중 폭발할 걱정은 사라지게 될 것이다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.

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