삼성은 높은 에너지 밀도(942Wh/L)와 긴 수명(1,000사이클)을 결합한 전고체 배터리를 공개했습니다. 이 연구는 세계 최고의 과학 저널 중 하나인 Nature Energy에 게재되었습니다.
이 파우치 배터리 셀은 고체 전해질과 리튬 금속 음극(은-탄소 복합층)을 사용하여 액체 전해질 및 흑연/실리콘 양극을 사용하는 현재 주류 배터리와 차별화됩니다.
가장 최근의 배터리 기술 발전은 음극을 개선하여 이루어졌습니다. 양극 및 전해질 전면에서 이루어진 몇 가지 확실한 발전을 마침내 보게 되어 기쁩니다.
보도자료를 보시죠.
<블록 인용>
3월 9일 런던에서 SAIT(Samsung Advanced Institute of Technology)와 SRJ(Samsung R&D Institute Japan)의 연구원들이 고성능, 오래 지속되는 전고체 전지에 관한 연구 결과를 미국 네이처 에너지(Nature Energy)에 발표했습니다. 세계 최고의 과학 저널.
액체 전해질을 사용하는 널리 사용되는 리튬 이온 배터리와 비교할 때, 전고체 배터리는 더 큰 에너지 밀도를 지원하여 더 큰 용량의 문을 열고 명백하게 더 안전한 고체 전해질을 사용합니다. 그러나 전고체 배터리에 자주 사용되는 리튬 금속 양극은 수상 돌기의 성장을 촉발하는 경향이 있습니다 1 이는 배터리의 수명과 안전성을 감소시키는 바람직하지 않은 부작용을 일으킬 수 있습니다.
이러한 효과를 극복하기 위해 삼성전자 연구진은 최초로 은-탄소(Ag-C) 복합층을 양극으로 활용하는 방안을 제안했다. 팀은 Ag-C 층을 프로토타입 파우치 셀에 통합함으로써 배터리가 더 큰 용량, 더 긴 주기 수명을 지원하고 전반적인 안전성을 향상시킬 수 있다는 것을 발견했습니다. 두께가 5μm(마이크로미터)에 불과한 초박형 Ag-C 나노복합체 층을 통해 팀은 양극 두께를 줄이고 에너지 밀도를 최대 900Wh/L까지 높일 수 있었습니다. 또한 기존 리튬 이온 배터리보다 부피가 약 50% 더 작은 프로토타입을 만들 수 있었습니다.
이 유망한 연구는 전기 자동차(EV)의 확장을 주도하는 데 도움이 될 것으로 기대됩니다. 팀이 개발한 프로토타입 파우치 셀은 EV가 1회 충전으로 최대 800km를 주행할 수 있도록 하며 1,000회 이상의 충전 수명을 특징으로 합니다.
SAIT의 차세대 배터리 연구실 마스터이자 프로젝트 리더인 임동민은 “이 연구의 제품은 미래의 보다 안전한 고성능 배터리를 위한 시드 기술이 될 수 있다. 앞으로 우리는 전고체 배터리 소재와 제조 기술을 지속적으로 개발하고 개선하여 EV 배터리 혁신을 한 단계 끌어올릴 것입니다.”
전체 연구는 보도 자료보다 더 자세한 정보를 제공합니다.
하이라이트:
SoH(건강 상태)는 배터리 용량 유지를 측정하는 데 사용됩니다.
현재 삼성 SDI의 NCM 622 배터리 셀을 사용하는 BMW i3는 이러한 종류의 체적 에너지 밀도로 89,9kWh 배터리와 660km의 대략적인 WLTP 범위를 얻을 수 있습니다. 386.100km[(660 + 627) / 2 x 600] 이후에는 여전히 627km의 범위를 가지며 623.700km 이후에는 587km의 범위를 갖게 됩니다[(660 + 587,4) / 2 x 1.000].
이 연구를 위해 삼성은 오늘날 매우 일반적으로 사용되는 NCM 음극을 사용했습니다. 그러나 고체 전해질과 리튬 금속 양극은 다른 연구에서 볼 수 있듯이 LFMP 또는 LiFePO4와 같은 코발트가 없는 음극과 결합될 수도 있습니다.
마지막으로, 아래 배터리 셀 로드맵에서 볼 수 있듯이 전고체 배터리 기술이 2016년에 예상했던 것보다 생산에 더 가까워진 것 같다는 희소식이기도 합니다.
BMW 그룹 기술 워크샵 – 2016년 12월 E-Mobility
현재 상황이 나아가고 있는 방식으로 멀지 않은 미래에 리튬 금속 양극과 고에너지 밀도 음극(NCMA) 및 코발트가 없는 음극(LFMP)이 결합된 고체 배터리를 얻을 수 있을 것으로 보입니다.
아래의 잠금 해제된 Sci-Hub 링크를 사용하여 Nature Energy에 게시된 전체 기사를 읽을 수 있습니다.
