삼성전자- 크기는 반으로 줄이고 , 거리는 2배 늘어난 배터리 기술 공개

고체화해 밀도 높인 전고체 전지에 수명, 안전성 확보한 '석출형 음극'세계 첫 적용 종합기술원 연구결과 '네이처 에너지 '게재되었습니다. 

삼성전자 크기는 반으로 줄이고 , 거리는 2배 늘어난 배터리 기술 공개  썸네일 이미지 

차세대 2차 전지 (전고체 전지)의 수명과 안전성을 높이는 동시에 크기를 반으로 줄일 수 있는 원천기술을 삼성전자 종합기술원이 개발하였다는 소식을 전해 드리고자 합니다. 

 

이번에 공개한 연구 결과를 살펴보면 

-1회 충전에 800km 주행이 가능하고 1000회 이상 배터리 재 충전이 가능한 전고체 전지를 개발하였다고 합니다. 

 

삼성전자 일본 연구소 와 공동 연구한 성과라 소개하고 이연구는 세계적인 학술지 '네이처 에너지'에 게재되었다고 합니다. 

 

전고체 전지는 배터리의 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 액체에서 고체로 대체하는 것입니다. 

현재 일반에서 쓰이는 리튬이오 전지와 비교해 배터리 용량을 크게 키울 수 있고 안전성도 높습니다. 

 

그러나 전고체전지는 수명과 안전성을 낮추는 덴드리트현상이 한계로 꼽혀 왔습니다. 

일반적으로 전고체 전지의 음극 소재는 리튬금속(Li metal)이 사용되는데, 배터리를 충전할 때 약국에서 음극으로 이동하는 리튬이 음극 표면에 쌓여 나뭇가지 모양의 결정체가 발생한다고 합니다. 

 

덴드라이트라 부르는 이결 정체가 분리막을 훼손해 수명과 안전성이 낮아지는 것이 문제라고 합니다. 

 

삼성전자는 이 덴드 라이트를 해결하기 위해 전고체 전지 음극에 5 마이크로미터(100만 분의 1미터) 두께의 은-탄소 나노입자 복 하층을 적용한 '석출형 리튬 음극 기술'을 세계 최초로 적용했습니다. 

 

이 기술은 전고체 전지의 안전성과 수명을 증가시키는 것은 물론 기존 전고체 전지보다도 배터리 음극 두케를 얇게 만드어 에너지 밀도를 더 높일 수 있습니다. 

 

리튬- 이온 전지 대비 크기를 절반 수준으로 줄일 수 있다는 게 삼성전자 측의 설명입니다. 

 

이번 연구는 저기 자동차의 주행거리를 혁신적으로 늘리는 핵심 원천 기술이라 합니다. 

전고체 전지 소재와 양산 기술 연구를 통해 차세대 배터리 한계를 극복해 나가겠다는 의지를 삼성전자 측은 밝습니다. 

전고체 전지란?

전지 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 기존 액체에서 고체로 대체한 차세대 배터리를 말하며

리튬이온 배터리에 필요한 전해액과 분리막을 없애고, 비는 공간에 에너지 밀도가 도 놓은 물질을 집어넣을 수 있습니다. 

 

액체로 만들어진 기존 배터리는 양극과 음극이 만날 경우 화재가 발생할 위험이 있으나 저 고체 전지는 리튬이온이 이동하는 전해질을 고체로 만들기에 항상 고정돼 있어 구멍이 뚫려도 폭발하지 않고 정상 작동합니다. 

액체 전해질보다 내열성과 내구성이 뛰어나기 때문에 폭발이나 화재 가능성이 낮고 크기도 줄일 수 있습니다. 

 

전고체 배터리는 안전성뿐만 아니라 용량과 두께 측면에서 '플렉시블(휘는) 배터리'를 구현하는 최적의 조건을 가준 것으로 평가받고 있습니다. 

 

전해질에 액체가 없어 초박막을 만들 수 있고 양, 음극을 여려 겹 쌓아 고전압, 고밀도 배터리 구현이 가능하기 때문입니다. 

붐빔 니 덜 들어가는 만큼 무게도 가벼워지며 기존 리튬이온 전지의 에너지 밀도 255wh/kg 수준입니다. 

반면 전고체 전지는 이론적으로 495wh/kg까지 에너지 밀도가 올라간다. 합니다. 

 

하지만 장점만 있는 것이 아니라 단점도 존재합니다. 

전고체 전지는 고체 형태이다 보니 액체 전해질에 비해 이온 전도도가 낮아 출력이 낮고 수명이 짧다는 단점이 있습니다. 

 

이러한 것을 알고 세계 산업계는 최대한 이온 전도도를 높일 수 있는 전고체 재료 찾기에 나서고 있습니다. 

유력한 재료로 꼽히는 것이 폴리머, 오사이 드, 인산염, 황하 물 등 4가지입니다. 다만 각각 그 특성에 따른 장단점이 명확한 것이 사실입니다. 

 

 

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