스마트폰 배터리 용량 2배로…삼성전자, 실리콘 음극소재 개발

네이처 온라인판에 게재
2~3년 내 상용화 될 듯


[ 남윤선 기자 ] 삼성전자가 스마트폰 등에 쓰이는 배터리의 성능을 두 배로 높일 수 있는 기술을 개발했다. 이 기술은 3년 내 삼성전자 스마트폰 등에 적용될 전망이다.

삼성전자 종합기술원은 25일 스마트폰 등에 쓰이는 리튬이온전지의 밀도를 두 배로 높일 수 있는 기술을 개발했다고 발표했다. 상용화되면 지금과 같은 크기의 배터리로 스마트폰을 두 배 오래 쓸 수 있다는 의미다. 이 기술은 이날 ‘그래핀 직성장 실리콘 음극 소재를 이용한 고용량 리튬이온전지 구현’이라는 논문으로 과학저널 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 온라인에 개재됐다.

리튬이온전지는 1991년 처음 상용화됐다. 하지만 지난 25년간 성능은 두 배 정도 증가하는 데 그쳤다. 음극 소재로 쓰는 흑연을 대체할 만한 마땅한 물질을 찾지 못했기 때문이다. 실리콘이 흑연을 대체할 소재로 각광받았지만, 충전 횟수가 늘어나면 배터리 용량이 급속도로 줄어드는 단점이 있었다. 종합기술원은 이 문제를 해결할 수 있는 음극소재를 개발했다. 연구진은 물리적 강도와 전도성이 높은 그래핀을 세계 최초로 실리콘 표면에 부착했다. 이를 통해 충·방전 중 실리콘 구조가 붕괴되는 현상을 막아 용량을 유지할 수 있게 했다.

이 기술을 현재 상용되고 있는 리튬이온전지에 적용하면 두 배에 가까운 에너지 밀도를 구현할 수 있다. 즉 같은 크기의 배터리를 전기자동차에 달아도 주행거리를 두 배 늘릴 수 있다는 뜻이다. 이 기술은 한국 미국 유럽 중국 등에 특허출원됐다. 업계 전문가들은 이 기술이 앞으로 2~3년 내에 실제 사용되는 배터리에 적용될 수 있을 것으로 내다봤다.

논문의 제1저자인 손인혁 종합기술원 전문연구원은 “이번 연구는 리튬이온전지 소재 성능을 크게 높인 것이 핵심”이라며 “모바일 기기와 전기차 시장 확대에 맞춰 2차전지 기술을 지속적으로 개발하겠다”고 말했다.

남윤선 기자 inklings@hankyung.com



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