“차세대 배터리 시장 주도권 쥐나”..삼성SDI, 리튬메탈 배터리 난제 해결

[데일리카 하가연 기자] 삼성SDI가 주도하는 한·미 공동 연구팀이 차세대 배터리의 핵심으로 꼽히는 ‘리튬메탈 배터리’의 치명적 약점인 수명과 안전성 문제를 동시에 해결할 수 있는 돌파구를 마련했다.

23일 배터리 업계에 따르면 삼성SDI는 미국 컬럼비아 대학교와의 산학협력을 통해 리튬메탈 배터리의 성능을 극대화할 수 있는 새로운 전해질 조성을 개발했다.

삼성SDI의 이번 연구 결과는 세계 최고 권위의 에너지 학술지인 ‘줄(Joule)’ 최신호에 게재되며 학술적 가치와 상용화 가능성을 동시에 인정받았다.

리튬메탈 배터리는 기존 삼원계 배터리보다 에너지 밀도가 약 1.6배 높아 미래 모빌리티와 웨어러블 기기의 '게임 체인저'로 주목받아 왔다.

그러나 충·방전 과정에서 리튬이 나뭇가지 모양으로 쌓이는 ‘덴드라이트(Dendrite)’ 현상이 발생해 수명이 급격히 짧아지고 화재 위험이 크다는 점이 상용화의 걸림돌이었다.

공동연구팀은 ‘불소 성분을 활용한 겔 고분자 전해질’을 도입해 이 문제를 해결했다. 이 전해질은 음극 표면에 안정적인 계면을 형성해 덴드라이트 형성을 효과적으로 억제한다. 이를 통해 수십 회에 불과했던 충·방전 횟수를 획기적으로 늘리는 동시에 안전성까지 확보하는 데 성공했다.

이번 연구에는 삼성SDI 연구소 이승우 부사장과 우현식 프로, 삼성SDI 미국 연구소(SDIRA) 김용석 소장, 컬럼비아대 위안 양(Yuan Yang) 교수 등이 참여했다. 글로벌 기업의 인프라와 대학의 기초 과학 역량이 결합해 차세대 배터리 기술의 표준을 제시했다는 평가다.

주용락 삼성SDI 연구소장(부사장)은 "이번 논문은 기존에 취약점으로 지적되던 리튬메탈 배터리의 안전성을 개선한 기술이 학술적으로 검증받았다는 데 의미가 크다"면서 "국내외 연구 네트워크를 기반으로 차세대 배터리 기술 확보에 속도를 낼 것"이라고 말했다.

위안 양 컬럼비아대 교수는 "이번 연구 성과로 인해 차세대 배터리의 상용화에 한 걸음 다가서게 됐다"고 말했다.

한편, 삼성SDI의 이번 연구 결과는 차세대 배터리의 에너지 효율과 안전성을 개선할 수 있는 새로운 기술 접근법을 제시했다는 평가다.