삼성전자, 충전 속도 5배 빠른 배터리 원천 기술 확보

↑ 그래핀볼의 확대 이미지. 그래핀은 흑연에서 벗겨낸 얇은 탄소 원자막이다. 물리·화학적 안정도가 높다. 또 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고, 실리콘보다는 140배 이상 전자를 빠르게 이동시킬 수 있다. [사진 제공 : 삼성전자]

삼성전자 종합기술원은 기존 리튬이온전지보다 충전 용량을 45% 향상시키고 충전 속도도 5배 이상 빠르게 만들 수 있는 배터리 소재 '그래핀 볼' 개발에 성공했다고 27일 밝혔다.
기존 배터리는 고속충전 기술을 사용하더라도 완전 충전까지 1시간 가까이 걸렸다. 반면 그래핀 볼 소재를 사용한 배터리는 12분이면 완전히 충전할 수 있다. 또 전기차용 배터리가 요구하는 온도 기준인 60℃까지 안정성을 유지할 수 있다.
그래핀 볼 관련 연구성과는 최근 과학저널인 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 온라인에 '그래핀 볼을 이용한 고속충전 및 고용량 리튬이온전지 구현'이라는 제목으로 게재됐다.
삼성전자 종합기술원은 강도와 전도도가 높은 그래핀을 배터리에 적용하는 방법을 찾다가 저렴한 실리카(SiO2)를 이용해 그래핀을 마치 팝콘 같은 3차원 입체 형태로 대량 합성하는 매커니즘을 규명했다. 이 그래핀 볼을 리튬이온전지의 양극 보호막과 음극 소재로 활용했더니 충전용량이 늘어나고, 충전시간을 단축하는 것은 물론 고온 안전성까지 모두 만족시켰다.
삼성전자 종합기술원은 미국과 한국에 그래핀 볼 관련 기술 특허를 2개 출원한 상태다.
논문 제 1저자인 손인혁 삼성전자 종합기술원 전문연구원은 "이번 연구는 다기능 고결정 그래핀 복합 소재를 값싸게 대량으로 합성할 수 있게 하는 동시에 리튬이온전지의 여러 특성을 크게 향상시켰다"며 "최근 급격히 성장하는 모바일 기기와 전기자동차 시장 확대에 맞춰 2차전지 기술을 지속적으로 발전시키겠다"고 말했다.
이번 연구에는 삼성SDI와 서울대학교 화공생물공학부 최장욱 교수팀도 공동으로 참여했다.
[디지털뉴스국 박진형 기자]