[인사이트코리아=조혜승 기자] 고용량 배터리를 필요로 하는 사람은 늘고 있지만 충전 시간, 지속 시간이 문제였다. 삼성전자가 현재 충전 속도보다 5배 빠른 배터리 원천기술을 확보했다.

삼성전자 종합기술원(손인혁·두석광 연구팀)은 기존 리튬이온전지보다 충전용량은 45% 향상시키면서 충전 속도를 5배 이상 빠르게 만들 수 있는 배터리 소재인 ‘그래핀 볼’ 개발에 성공했다고 27일 밝혔다. 그래핀 볼 관련해 미국과 한국 모두 2개의 특허 출원까지 마쳤다.

기존 배터리는 고속충전 기술을 사용하더라도 완전충전에 1시간이 걸린 반면, 그래핀 볼 소재를 사용한 배터리는 12분이면 완전 충전이 가능하다.

이 배터리에 사용된 그래핀은 흑연에서 벗겨낸 얇은 탄소 원자막이다. 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하면서 실리콘보다는 140배 이상 전자 이동 속도가 빠르다. 급속 충전용 배터리 소재로 적합하다. 물리·화학적 안정도가 높아 배터리, 디스플레이 등 떠오르는 신소재 중 하나다.

이번 연구성과는 최근 과학저널 <네이처 커뮤니케이션즈> 온라인에 '그래핀 볼을 이용한 고속충전 및 고용량 리튬이온전지 구현'이란 제목으로 게재됐다. 삼성SDI와 서울대 화공생물공학부 최장욱 교수팀도 이번 연구에 공동으로 참여했다.

삼성전자 종합기술원은 강도와 전도도가 높은 그래핀을 배터리에 적용하는 방법을 찾다가, 저렴한 실리카(SiO2)를 이용해 그래핀을 3차원 입체 형태로 대량 합성하는 매커니즘을 찾게 됐다고 밝혔다.

또한 전기차용 배터리가 요구하는 온도 기준인 60 ℃까지 안정성을 유지할 수 있다.

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 발전시킬 것"이라고 덧붙였다.