삼성전자 종합기술원이 차세대 배터리인 전고체전지(All-Solid-State Battery)의 수명과 안전성을 높이는 동시에 크기를 반으로 줄일 수 있는 원천기술을 글로벌 학술지 '네이처 에너지(Nature Energy)'에 게재했다고 10일 밝혔다.

전고체전지는 배터리의 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 액체에서 고체로 대체하는 것이다. 현재 사용중인 리튬-이온전지와 비교해 대용량 배터리 구현이 가능하고, 안전성을 높일 수 있다.

일반적으로 전고체전지에는 배터리 음극 소재로 리튬금속이 사용된다. 리튬금속은 전고체전지의 수명과 안전성을 낮추는 ‘덴드라이트(Dendrite)’ 문제를 해결해야 하는 기술적 난제가 있었다.

덴드라이트는 배터리를 충전할 때 양극에서 음극으로 이동하는 리튬이 음극 표면에 적체되며 나타나는 나뭇가지 모양의 결정체다. 이는 배터리 분리막을 훼손해 수명과 안전을 낮추는 원인이었다.

삼성전자는 덴드라이트 문제를 해결하기위해 전고체전지 음극에 5㎛ 두께의 은-탄소 나노입자 복합층을 적용한 '출형 리튬음극 기술을 적용했다. 그 덕분에 전고체전지의 안전성과 수명을 증가시키고, 기존보다 배터리 음극 두께를 얇게 만들어 에너지밀도를 높일 수 있어 리튬-이온전지 대비 크기를 절반 수준으로 줄일 수 있게 됐다.

삼성전자 종합기술원은 해당 기술이 적용된 전고체전지를 공개했다. 삼성전자 일본연구소와 공동으로 연구한 결과로 1회 충전에 800km 주행, 1000회 이상 배터리 재충전이 가능하다.