삼성전자, 충전속도 5배 빠른 '배터리 원천기술' 확보

삼성전자가 현재 충전속도보다 5배 빠른 배터리 원천기술을 확보했다. 이 기술이 상용화되면 스마트폰을 비롯한 휴대기기와 전기자동차 충전속도 용량이 비약적으로 향상돼 사용자들의 편의가 크게 늘어날 전망이다.
27일 삼성전자 종합기술원은 기존 리튬이온전지보다 충전용량은 45% 늘어나고 충전속도를 5배 이상 향상시킨 ‘그래핀 볼’ 개발에 성공했다고 밝혔다.

기존 배터리는 고속충전 기술을 활용해도 완전충전까지 1시간 가까이 걸렸지만 그래핀 볼을 사용한 배터리는 12분이면 완전충전이 가능하다.


이 배터리에 사용된 그래핀 소재는 흑연에서 벗겨낸 얇은 탄소원자막이다. 눈으로 볼 수 없을 만큼 얇고 투명하면서 강도와 열전도성, 전자의 이동속도가 빨라 꿈의 소재로 불린다. 이 그래핀을 3차원의 구형으로 제조할 경우 높은 표면적이 나타나 ▲리튬이온 배터리 ▲연료전지 ▲캐패시터 전극소재 촉매제 ▲가스흡수제 등에 사용할 수 있다.

삼성전자 종합기술원은 이같은 그래핀의 특징을 활용, 배터리에 적용할 방법을 찾다가 실리카(SiO2)를 이용해 그래핀을 3차원 형태로 대량 합성하는 매커니즘을 발견한 것으로 알려졌다.

이번 기술개발로 한계에 다다른 리튬이온 전지성능이 한단계 더 도약할 전망이다. 리튬이온전지는 1991년 상용화 된 후 스마트폰 등 모바일기기와 전기차에 적용되며 시장이 확대됐으나 성능개선은 이뤄지기 어려운 실정이었다.


삼성전자 종합기술원 측은 “그래핀 볼 관련 기술에 대해 미국과 한국에 2개의 특허를 출원했다”고 밝혔다.

이 연구성과는 최근 과학저널 ‘네이처 커뮤니케이션즈 온라인’에 <그래핀 볼을 이용한 고속충전 및 고용량 리튬이온전지 구현>이라는 제목으로 게재됐다.

논문의 저자인 손인혁 삼성전자 종합기술원 전문연구원은 “이번 연구는 다기능 고결정 그래핀 복합 소재를 값싸게 대량으로 합성할 수 있게 하는 동시에 리튬이온 전지의 여러 특성을 크게 향상시켰다”며 “모바일기기와 전기자동차 시장 확대에 맞춰 2차전지 기술을 지속 발전시키겠다”고 말했다.