삼성 SDI가 2월 23일, 한국 본사 연구소와 미국 자회사(SDIRA), 그리고 컬럼비아 대학교와의 공동 연구를 통해 리튬 금속 배터리의 수명과 안전성을 획기적으로 개선하는 불소 기반 젤-폴리머 전해질 개발에 성공했다고 발표했다. 이번 연구 결과는 세계적인 에너지 학술지 줄(Joule)에 게재됐다고 밝혔다.

리튬 금속 배터리는 기존 리튬 이온 배터리보다 에너지 밀도를 약 1.6배 향상할 수 있어 꿈의 배터리 후보 중 하나로 꼽힌다. 동일한 크기의 배터리로 전기차 주행거리를 대폭 늘리거나, 차량 무게와 비용을 줄일 수 있기 때문이다. 그러나 충·방전 과정에서 양극 표면에 날카로운 가시 모양의 수상돌기(덴드라이트)가 형성되어 분리막을 파손하고 내부 단락을 일으키는 고질적인 문제로 인해 수명이 수십 사이클에 불과했다.

연구팀은 불소 성분을 포함한 새로운 젤-폴리머 전해질을 개발해 이 문제를 해결했다. 이 전해질은 양극 표면에 안정적인 인터페이스(계면)를 형성해 수상돌기의 성장을 효과적으로 억제한다. 이를 통해 리튬 금속 배터리의 취약점이었던 안전성과 짧은 수명을 동시에 극복할 수 있게 됐다.

삼성 SDI 부사장인 주용락 R&D 센터장은 “이번 학술적 검증을 통해 리튬 금속 배터리의 안전성을 향상시키는 독보적인 기술력을 확인했다”며 “글로벌 연구 네트워크를 활용해 차세대 배터리 기술 상용화를 더욱 가속화할 것”이라고 밝혔다. 공동 저자인 위안 양 컬럼비아대 교수 역시 “새로운 전해질 조성이 차세대 배터리 상용화를 한 걸음 더 앞당겼다”고 평가했다.

리튬 금속 배터리는 전고체 배터리로 가기 위한 중요한 징검다리이자, 그 자체로도 엄청난 파급력을 지닌 기술이다. 특히 삼성 SDI가 학술지 줄(Joule)에 게재했다는 것은 양산 단계에 근접한 기술적 성숙도를 확보했다는 자신감의 표현으로 읽힌다.



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