삼성전자가 차세대 2차전지로 꼽히는 전고체전지(All-Solid-State Battery)와 관련된 기술을 세계적인 학술지 '네이처 에너지'(Nature Energy)’를 통해 공개했다. 이 기술을 활용하면 전고체전지 안전성은 크게 높아지고, 크기는 반으로 줄일 수 있다.

삼성전자는 삼성전자 종합기술원과 일본연구소 간의 공동연구를 통해 덴드라이트(Dendrite) 현상을 해결하는 기술을 개발했다고 10일 밝혔다. 전고체전지는 배터리 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 액체에서 고체로 대체한 전지다. 현재도 고체 물질인 양⋅음극 물질 외에 전해질까지 모조리 고체로 만든다는 점에서 전고체전지로 불린다. 

일반적으로 전고체전지 배터리 음극 소재로 사용되는 '리튬 금속'(Li metal)은 덴드라이트 현상을 해결해야 한다. 덴드라이트(수지상결정·樹枝狀結晶)는 배터리를 충전할 때 리튬이 음극 표면에 적체하며 나타나는 나뭇가지 모양의 결정체로, 배터리 분리막을 훼손한다.

삼성전자는 덴드라이트 문제를 해결하기 위해 전고체전지 음극에 5마이크로미터 두께의 은·탄소 나노입자 복합층(Ag-C Nanocomposite Layer)을 적용한 '석출형 리튬음극 기술'을 세계 최초로 적용했다.

이 기술은 전고체전지의 안전성과 수명을 증가시키는 동시에 기존보다 배터리 음극 두께를 얇게 만들어 에너지 밀도를 높일 수 있다. 리튬이온 전지보다 크기를 절반 수준으로 줄이는 특징을 갖췄다. 삼성전자측은 이 기술을 활용해 만든 전고체전지로 배터리 1회 충전에 800km를 주행할 수 있다고 설명했다. 

이번 연구를 주도한 삼성전자 종합기술원 임동빈 마스터는 "전기자동차 주행거리를 혁신적으로 늘리는 핵심 원천기술을 개발했다"며 "전고체전지 소재와 양산 기술 연구를 통해 차세대 배터리의 한계를 극복해 나가겠다"고 말했다.

삼성전자 종합기술원은 삼성전자 일본연구소와 공동으로 이 연구를 진행했다.

연구 결과를 게재한 학술지 네이처 에너지는 2018년 세계적인 학술정보서비스 업체인 '클래리베이트 애널리틱스'가 발표한 논문·저널 인용지수(Journal impact factor)가 1만2000여개 학술지 중 7위인 저명한 학술지다.