배터리 소재 중 전해질은 리튬이온이 양극과 음극 사이를 안정적으로 이동할 수 있게 하는 매개체이다. 배터리의 활용 범위가 넓어지고, 다양한 성능이 요구되면서 삼성SDI는 전해질 개발을 통해 배터리 특성을 개선하고 있다.

리튬이온 배터리는 리튬이온과 전자가 이동함에 따라 에너지를 사용할 수 있다. 이때 리튬이온의 이동을 도와주는 것이 바로 전해질이다. 

전해질은 리튬염(Lithium Salt), 용매(Organic Solvent), 첨가제(Additive)로 구성되는데, 리튬염과 용매의 종류와 조성에 따라 리튬이온 전도도*가 달라진다. 삼성SDI는 이온 전도도를 높일 수 있는 최적 조성을 설계하여 배터리의 성능을 높이고 있다. 

* 이온 전도도 : 물질 내에서 이온이 이동하는 정도

[리튬이온을 이동시켜 주는 매개체인 전해질]

전해질은 리튬이온의 이동 매개체일 뿐만 아니라 배터리의 안정성을 유지하는역할을 한다. 

리튬이온 배터리는 충전과 방전을 거듭할수록 양극, 음극의 계면에서 부반응이 발생해 장기적인 사용이 어려워진다. 이러한 부반응을 억제하기 위해 전해질은 양극, 음극 계면에 CEI, SEI 피막*을 형성하여 일종의 보호층을 만들어 준다. 이를 통해 배터리의 안정성과 장수명 특성을 확보할 수 있다. 

* CEI, SEI 피막 : CEI(Cathode Electrolyte Interphase), SEI(Solid Electrolyte Interphase) Layer로 소재의 표면에 생기는 얇은 막을 의미, CEI는 양극, SEI는 음극 소재 쪽에 형성

[전해질은 양극, 음극 계면에 보호막을 형성하여 배터리의 안정성과 장수명 특성을 확보]

또한 전해질의 첨가제를 통해 배터리 셀 성능을 보완하기도 한다. 배터리 셀을 설계할 때 양극, 음극 소재와 함께 조합했을 때 저항을 낮추거나, 열적 안정성을 유지하게 하는 등의 특성을 향상하는 첨가제를 개발하여 활용하는 것이다. 삼성SDI는 배터리 셀의 성능을 향상하기 위해 첨가제를 지속적으로 연구, 개발하고 있다.

삼성SDI는 현재 사용되는 액체 전해질 외에도 독자 조성한 고체 전해질 소재를 전고체 배터리에 활용하고 있다. 고체 전해질은 분리막 기능을 대체할 수 있어 전고체 배터리의 에너지 밀도를 높일 수 있다.

삼성SDI는 배터리 특성 향상을 위한 전해질 연구 개발을 지속해 나갈 예정이다.