[서울타임즈뉴스 = 최남주 기자] 삼성SDI가 미국 컬럼비아 대학교와의 산학협력을 통해 차세대 리튬메탈 배터리의 수명과 안전성을 동시에 향상시킬 수 있는 신기술을 개발했다. 연구 성과는 세계적 에너지 학술지인 Joule 최신호에 게재됐다.

리튬메탈 배터리는 기존 삼원계 배터리보다 에너지 밀도가 약 1.6배 높아 차세대 웨어러블 기기 등 미래 산업의 핵심 기술로 주목받아 왔다. 그러나 충방전 가능 횟수가 수십 회에 불과해 상용화에 제약이 있다는 한계가 지적돼 왔다.

공동연구팀은 ‘겔 고분자 전해질’을 적용해 이러한 난제를 해결했다. 불소 성분을 활용한 새로운 전해질 조성을 개발해 음극 표면에 안정적인 계면을 형성하도록 설계했다. 이를 통해 배터리 성능을 저해하는 ‘덴드라이트’ 생성을 효과적으로 억제했다. 덴드라이트는 충전 과정에서 리튬이 음극 표면에 결정 형태로 쌓이는 현상으로, 배터리 수명 단축과 안전성 저하의 주요 원인으로 꼽힌다.

이번 기술은 리튬메탈 배터리의 장점인 고에너지 밀도는 유지하면서도 수명과 안전성을 동시에 개선할 수 있는 돌파구를 제시했다는 평가를 받는다. 업계에서는 차세대 배터리 상용화를 앞당길 ‘게임체인저’가 될 가능성에 주목하고 있다.

논문에는 삼성SDI 연구소 이승우 부사장과 우현식 프로, 삼성SDI 미국 연구소(SDI R&D America) 김용석 소장과 양 리, 위안위안 마 프로, 컬럼비아대 위안 양 교수 등이 공동 저자로 참여했다. 글로벌 산학 협력의 대표 사례로도 의미를 더한다.

주용락 삼성SDI 연구소장(부사장)은 "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. 위안 양 컬럼비아대 교수는 "이번 연구 성과로 인해 차세대 배터리의 상용화에 한 걸음 다가서게 됐다"고 말했다.