삼성전기가 웨어러블 디바이스에 탑재되는 산화물계 초소형 전고체 배터리를 세계 최초로 개발했다. 전고체 배터리는 에너지 밀도는 높고 화재 위험성이 낮아 ‘꿈의 배터리’로 불린다. 이르면 2026년 상반기 중 양산에 나설 것으로 전망된다.
22일 업계에 따르면 삼성전기는 업계 최고 수준인 에너지 밀도 200Wh/L급의 산화물계 소형 전고체 배터리를 개발해 시제품을 평가 중이며, 일부 고객사에 샘플을 전달한 것으로 알려졌다. 해당 제품은 리튬 이온 배터리보다 작은 사이즈로 같은 수준의 에너지 밀도를 구현한다.
일본의 일부 기업들이 이전에 황화물 전고체 배터리를 산업용으로 개발해 내놓은 바 있지만, 산화물계 소형 전고체 배터리는 삼성전기가 세계 최초다. 삼성전기 측 설명에 따르면 산화물계 고체 전해질은 기계적 안정성이 우수해 열폭주 등 화재 위험이 적기 때문에 전기 화학적으로도 안정적인 것으로 알려졌다.
전고체 배터리는 충방전에 필요한 전해질을 불연성 고체로 사용해 기존 리튬 이온 배터리보다 안전하고, 외부 충격을 잘 견딘다. 또 다양한 형태로 제작할 수 있으며 특히 초소형 크기로도 구현할 수 있다는 장점이 있다. 내부에 얇은 판을 말아서 배터리를 만드는 리튬 이온 배터리의 경우 초소형화 제품의 경우 판이 접히는 부분에 주름 발생할 수 있고, 충전시 내부 부피 팽창으로 여분의 추가 공간이 필요해 초소형화에는 한계가 있다.
삼성전기는 이번에 개발한 산화물계 전고체 배터리로 초소형화의 한계를 극복했다. 적층세라믹콘센서(MLCC) 공정과 유사하게 전극과 고체전해질 재료를 얇게 인쇄해 번갈아 쌓아 올린 후 절단하기 때문에 제작과정에서 주름이 발생하지 않는다. 또 충전시 부피 변화도 작아 여유공간이 필요 없으며, 리튬이온전지에서 필요한 분리막도 필요하지 않아 초소형화에 유리하다.
삼성전기는 산화물계 소형 전고체 배터리를 개발하는데 MLCC의 기술 노하우를 적극 활용함 활용한 것으로 알려졌다.
한편 삼성전기는 산화물계 전고체 배터리 관련 다수의 특허를 확보해 사업화를 대비해왔다. 최근 3년간 40여건의 특허를 해외에 출원한 바 있다.
삼성전기 관계자는 “전고체 배터리의 높은 안정성, 소형화, 형상자유도 특성을 활용해 웨어러블 디바이스용으로 우선 적용해 고객사와 테스트 중”이라고 설명했다.