삼성전자, 상용 리튬이온전지 대비 2배 에너지밀도 구현하는 기술 개발

삼성전자 종합기술원은 상용 리튬이온전지보다 2배에 가까운 에너지 밀도를 구현할 수 있는 고결정 그래핀 코팅 실리콘 음극소재 기술을 개발했다고 25일 밝혔다. 삼성전자 종합기술원의 이번 연구 성과는 이날 과학 저널인 네이처 커뮤니케이션즈 온라인에 ‘SiC-free(Silicon carbide-free) 그래핀 직성장 실리콘 음극 소재를 이용한 고용량 리튬이온전지 구현’이라는 제목으로 게재됐다.

리튬이온전지는 1991년에 최초 상용화 됐다. 최근 모바일 기기와 전기자동차 시장이 본격 성장하면서 고용량·고밀도 전지 개발이 요구되고 있지만 소재 한계로 인해 용량 발전이 2배 수준에 그치는 상황이다. 기존 음극 소재인 흑연보다 10배 이상 용량을 높일 수 있는 소재 후보로 실리콘 연구가 진행 중이지만 전지의 충·방전이 반복되면서 수명이 급격히 저하되는 어려움이 있었다.

삼성전자 종합기술원 측은 이 문제를 해결하기 위해 물리적 강도와 전도도가 높은 그래핀을 세계 최초로 실리콘 표면에 성장시켜 충·방전 중 부피 팽창으로 인한 구조 붕괴를 맞는 소재를 합성했다고 설명했다. 이는 흑연 대비 4배 용량이고, 상용 리튬이온전지에 적용하면 2배 가까운 에너지밀도를 구현할 수 있는 것이 특징이다.

김유나 기자 spring@kmib.co.kr