[이데일리 공지유 기자] 삼성SDI가 주도하는 한미 공동연구팀이 차세대 리튬메탈 배터리 수명과 안전성을 동시에 높일 수 있는 기술을 개발했다. 이번 연구로 리튬메탈 배터리 상용화에 속도가 날 것으로 전망된다.

삼성SDI는 미국 컬럼비아 대학과 산학협력을 통해 리튬메탈 배터리의 새로운 전해질 조성을 개발하는 데 성공했다고 23일 밝혔다. 이번 연구는 현존하는 기술 가운데 에너지 밀도가 가장 높지만 수명이 상대적으로 짧은 리튬메탈 배터리의 한계를 극복한 것이 핵심이다.

리튬메탈 배터리는 니켈코발트망간(NCM) 등 기존 삼원계 배터리에 비해 에너지 밀도가 1.6배에 달해 차세대 웨어러블 기기 등 미래 산업의 핵심 기술 가운데 하나로 꼽히지만 충방전 가능 횟수가 수십 회에 불과해 상용화에 제약이 있었다.

공동연구팀은 ‘겔 고분자 전해질’을 적용해 리튬메탈 배터리의 수명과 안전성을 개선할 방법을 제시했다. 불소 성분을 활용한 겔 고분자 전해질을 개발해 음극 표면에서 안정적인 계면을 형성하는 방식으로 기존 리튬메탈 배터리의 성능 저해 요인이 됐던 덴드라이트를 효과적으로 억제한 것이다. 덴드라이트는 배터리를 충전할 때 양극에서 음극으로 이동하는 리튬이 음극 표면에 쌓이면서 나타나는 결정체로, 배터리 수명과 안전성을 떨어뜨리는 요인이 된다.

삼성SDI 연구소가 주도한 이번 연구 논문은 세계 최고 권위의 에너지 분야 학술지인 ‘줄(Joule)’ 최신호에 게재됐다. 줄은 세계 3대 학술지인 ‘셀(Cell)’을 발행하는 미국 ‘셀 프레스(Cell Press)’가 지난 2017년 창간한 에너지 분야 전문 학술지로, 세계적으로 가장 영향력 있는 저널 가운데 하나로 꼽힌다.

논문에는 이승우 삼성SDI 연구소 부사장과 우현식 프로, 김용석 삼성SDI 미국 연구소(SDIRA) 소장과 양 리(Yang Li)·위안위안 마(Yuanyuan Ma) 프로, 위안 양(Yuan Yang) 컬럼비아대 교수 등이 공동 저자로 등재됐다.

주용락 삼성SDI 연구소장 부사장은 “이번 논문은 기존에 취약점으로 지적되던 리튬메탈 배터리의 안전성을 개선한 기술이 학술적으로 검증받았다는 데 의미가 크다”면서 “앞으로도 국내외 연구 네트워크를 기반으로 차세대 배터리 기술 확보에 속도를 낼 것”이라고 말했다.