[iR52 장영실상] 한번에 700㎞ 주행하고 급속 충전 20분에 해결

◆ IR52 장영실상 ◆

왼쪽부터 삼성SDI 엄재현 프로, 김태안 상무, 원정연 프로.

2024년 52주 차 IR52 장영실상 수상 제품으로 삼성SDI가 개발한 '전기자동차용 고성능 셀'이 선정됐다. 이 배터리는 경쟁사 대비 최고의 에너지 밀도를 자랑한다. 한 번 충전으로 700㎞를 주행할 수 있다. 20분 만에 80%까지 충전되는 급속충전 기술도 갖췄다. 독일 자동차 브랜드 아우디의 전기차인 Q6 e-트론과 포르쉐의 마칸 일렉트릭에도 적용됐다.

전기차는 2016년을 기점으로 폭발적으로 대중화되기 시작했다. 당시 전기차들은 300㎞ 내외의 주행거리와 30분 전후의 급속충전 성능을 보였다. 김태안 삼성SDI 중대형전지사업부 개발실 상무는 "당시 아우디는 같은 그룹 내 포르쉐와 함께 전기차용 플랫폼 개발을 선언하며 세계 최고 성능을 갖춘 배터리 개발을 배터리 업체들에 요청했다"고 말했다.

이에 따라 삼성SDI는 세계 최고 성능의 배터리 개발에 착수했다. 고에너지 밀도를 달성하기 위해 기존 제품 대비 에너지 밀도가 10% 이상 개선된 고함량 니켈 소재를 사용했다. 경쟁사 실리콘 소재보다 초기 효율이 약 9% 향상된 실리콘 카본 복합체를 개발해 셀 에너지 밀도를 높였다.

이와 더불어 양극과 음극을 쌓는 '스택' 구조를 배터리에 적용했다. 양극과 음극을 말아서 만드는 기존의 '와인딩' 구조 대비 배터리 내부 공간 이용률을 4%가량 증가시켜 세계 최대 공간 이용률을 구현했다.

삼성SDI 연구팀은 20분 급속충전 기술도 확보했다. 급속충전 시 리튬 이온 이동을 원활하게 하는 최적화 기술 등을 개발해 배터리에 적용했다. 그 결과 경쟁사 제품은 급속충전에 30분가량 걸리는 반면 삼성SDI 제품은 20분으로 소요 시간이 줄었다.

배터리 안전성도 높였다. 연구팀은 세라믹 코팅 분리막을 적용해 고열 안전성을 강화했다.

제품은 2023년 개발이 완료됐다. 올해 약 3690억원의 매출을 올린 것으로 집계된다. 내년 1조2600억원, 2026년 2조7700억원 등 매출이 지속적으로 성장할 것으로 예상된다.

연구팀은 발생한 매출을 기반으로 제품 성능을 끌어올리는 데 더욱 주력할 계획이다. 김 상무는 "현 제품보다 높은 에너지 밀도를 구현하는 고함량 니켈 소재 개발, 공간 이용률 개선 구조 설계 등을 통해 다음 세대 배터리를 준비하고 있다"고 밝혔다.

주최 : 과학기술정보통신부

주관 : 매일경제신문사 한국산업기술진흥협회

[고재원 기자]

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