삼성SDI 공동 연구팀이 차세대 기술인 ‘리튬메탈배터리’의 성능을 크게 개선할 수 있는 전해질을 개발했다. 리튬메탈배터리는 에너지 밀도가 현존하는 기술 중 가장 높아 웨어러블(착용가능한) 기기 등에 사용될 것으로 꼽히지만, 충·방전 가능 횟수가 수십회에 불과해 상용화에 제약이 있었다.

23일 삼성SDI와 컬럼비아대 연구팀은 리튬메탈 배터리의 수명과 안전성을 동시에 향상할 수 있는 새로운 전해질 기술이 세계적 에너지 분야 학술지 ‘줄(Joule)’ 2월호에 실렸다고 밝혔다. 논문명은 ‘전해질 분해 부산물 억제 겔 기반 수명증가 무음극 리튬 배터리’다.

리튬메탈배터리는 기존 리튬이온배터리 구조를 유지하면서 음극에 흑연 대신 리튬금속을 활용해 에너지 밀도가 기존 삼원계의 1.6배에 달할 정도로 높다. 하지만 충·방전 횟수가 적어 수명이 짧은 게 단점으로 꼽혔다. 연구팀은 이를 해결하기 위해 겔 고분자 전해질을 적용해 배터리 수명을 늘렸다. 또 고분자 전해질에 불소성분을 활용해 음극 표면에서 안정적인 계면을 형성하는 방식으로 덴드라이트(나뭇가지 모양의 결정체 틈새)를 억제하는 데 성공했다.

주용락 삼성SDI 연구소장(부사장)은 “기존에 취약점으로 지적되던 리튬메탈배터리의 안전성을 개선한 기술이 학술적으로 검증받았다는 데 의미가 크다”며 “국내외 연구 네트워크를 기반으로 차세대 배터리 기술 확보에 속도를 낼 것”이라고 말했다.