삼성SDI, 리튬메탈 배터리 상용화 ‘한 걸음’…수명·안전성 동시 개선 성과

• 컬럼비아대와 공동연구…겔 고분자 전해질로 덴드라이트 억제
• 기존 대비 1.6배 에너지 밀도…차세대 배터리 현실화 기대
• 국제 학술지 게재…미래 웨어러블·모빌리티 시장 파급 전망

삼성SDI가 차세대 배터리로 꼽히는 리튬메탈 배터리의 상용화 가능성을 크게 끌어올렸다. 미국 컬럼비아 대학교와의 공동 연구를 통해 수명과 안전성을 동시에 개선할 수 있는 새로운 전해질 기술을 확보하면서다.

리튬메탈 배터리는 현존 배터리 가운데 가장 높은 에너지 밀도를 구현할 수 있는 기술로 평가받는다. 기존 삼원계 배터리 대비 약 1.6배 높은 에너지 밀도를 지니고 있어 웨어러블 기기, 차세대 모빌리티, 항공·우주 분야 등 미래 산업의 핵심 동력원으로 주목받아왔다. 하지만 충·방전 가능 횟수가 수십 회 수준에 그쳐 상용화의 가장 큰 장애물로 지적돼 왔다.

이번 연구의 핵심은 이 구조적 한계를 해결할 기술적 접근법을 제시했다는 점이다. 공동 연구팀은 불소 성분을 활용한 ‘겔 고분자 전해질’을 개발해 리튬 금속 음극 표면에 안정적인 계면을 형성하도록 했다. 이를 통해 충전 과정에서 리튬이 음극 표면에 축적되며 형성되는 결정 구조인 덴드라이트를 효과적으로 억제하는 데 성공했다.

덴드라이트는 배터리 수명을 단축시키고 내부 단락을 유발해 안전성을 떨어뜨리는 주요 원인으로, 리튬메탈 배터리 상용화를 가로막아온 핵심 기술 난제로 꼽혀왔다. 이를 제어할 수 있게 되면서 수명과 안전성을 동시에 개선할 수 있는 기반이 마련됐다는 평가다.

이번 연구 결과는 에너지 분야 권위 학술지인 Joule 최신호에 게재됐다. 해당 저널은 세계적 학술 출판사 Cell Press가 발행하는 에너지 전문 학술지로 영향력 있는 연구 성과가 실리는 플랫폼이다.

연구에는 삼성SDI 연구소와 미국 연구소, 컬럼비아대 연구진이 공동 참여하며 글로벌 산학 협력의 대표 사례로 평가된다. 특히 AI 기반 소재 설계 및 차세대 전해질 개발 방향성을 제시했다는 점에서 향후 배터리 산업의 기술 패러다임 전환 가능성도 제기된다.

이번 성과는 고에너지 밀도와 안전성을 동시에 요구하는 미래 전자기기 및 전동화 시장에서 리튬메탈 배터리의 실용화를 앞당길 수 있는 전환점으로 작용할 전망이다. 배터리 산업이 단순 용량 경쟁에서 안정성과 신뢰성 중심 경쟁으로 이동하는 흐름 속에서 기술적 의미가 더욱 커지고 있다.

삼성SDI는 글로벌 연구 네트워크를 기반으로 차세대 배터리 기술 확보에 속도를 높이며 미래 전동화 시장 대응력을 강화해 나간다는 전략이다.

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