고체배터리의 활용과 시장의 움직임
상용화 되고있는 리튬 이온 전지는 액체 전해액으로 양극과 음극을 분리하는 분리막을 가지고 있습니다. 반면 고체 전지는 액체 전해액이 아닌 고체 전해질을 사용하고 있으며, 고체 전해질은 분리막 역할도 합니다. 리튬 이온 배터리에 대해 사용자가 가장 걱정하는 것은 안전입니다. 현재의 리튬 이온 배터리는 액체 전해액을 사용하기 때문에 온도 변화에 의해 부풀어 오른 것이나 외력에 의한 누수 등 배터리 손상의 위험이 있습니다. 따라서 안전을 향상시킬 수 있는 장치 나 부품이 필요합니다. 그러나, 고체 전해질을 사용한 고체 전지는 고체 구조로 안정성이 향상되고 전해질이 손상 되어도 형태를 유지하므로 안전성이 높아집니다. 솔리드 스테이트 배터리를 개발해야하는 이유는 EV 배터리의 용량을 늘리기 위함입니다. 시장 조사 업체들에 의하면 EV가 ICEV(내연 기관 차량)를 대체하여 자동차 산업의 주류가 될 것으로 기대하고 있습니다. 그리고 업계에서 논란의 여지가 없는 리더가 되려면 EV가 현재 ICEV와 비슷한 수준의 주행 거리를 가져야 하며 이를 위해 EV 배터리의 배터리 용량을 늘리는 것이 중요하다고 합니다. 용량을 늘리는 방법에는 두 가지가 있습니다. 첫째는 배터리 수를 늘리는 것입니다. 그러나 이 경우 배터리 가격이 올라가고 배터리가 차량에서 너무 많은 공간을 차지합니다. 고체 배터리는 액체 전해액을 사용하는 리튬 이온 배터리보다 에너지 밀도가 높습니다. 폭발이나 화재의 위험이 없음으로 안전을 위한 부품이 필요하지 않아 더 많은 공간을 절약 할 수 있습니다. 그런 다음 배터리 용량을 증가시키는 더 많은 활성물질을 넣을 공간이 더 많아 집니다. 솔리드 스테이트 배터리는 적은 수의 배터리만 필요함으로 단위 면적당 에너지 밀도를 높일 수 있습니다. 따라서 고용량이 필요한 모듈과 팩의 EV 배터리 시스템을 만들기 위해서는 솔리드 스테이트 배터리가 적합합니다. 솔리드 스테이트 배터리의 시장 동향에 대해 알아보겠습니다. 삼성 SDI는 현재 솔리드 스테이트 배터리 개발을 진행 중입니다. 또한 삼성 종합 기술원, 일본 삼성 연구소 등 다른 기관과 공동으로 배터리를 개발하고 있습니다. 삼성 SDI는 2013년부터 모터쇼나 배터리 전시회를 통해 중장기 고체 배터리 기술을 선보이고 있습니다. 현재 상용화를 위한 기술 개발 단계에 있습니다. 지난 3월 삼성 종합 기술원은 1회 충전으로 800km의 주행 거리로 1,000회 이상 충방전이 가능한 고체 배터리의 연구 결과를 공개했습니다. 수명주기와 안전성을 높이고 고체 배터리 크기를 절반으로 줄이는 기술에 대한 연구가 글로벌 과학 저널인 '네이처 에너지'에 게재되었습니다. 더 멀리 가고 안전하게 달리는 EV를 만들기 위해서는 솔리드 스테이트 배터리의 개발은 계속 되어야 합니다. 고체 배터리는 리튬 이온 또는 리튬 폴리머 배터리에서 발견되는 액체 또는 폴리머 겔 전해질 대신 고체 전극과 고체 전해질을 사용하는 배터리가 기술의 산물입니다. 고체 배터리에서 고체 전해질로 사용하도록 제안된 재료에는 세라믹인 산화물, 황화물, 인산염 및 고체 폴리머가 포함되어 있습니다. 고체 배터리는 심장 박동기, RFID 및 웨어러블 장치에서 사용되는 것으로 나타났습니다. 그들은 더 높은 에너지 밀도로 잠재적으로 더 안전하지만 훨씬 더 높은 비용이 듭니다. 광범위한 채택에 대한 과제에는 에너지 및 전력 밀도, 내구성, 재료 비용, 감도 및 안정성이 포함됩니다. 1831 년에서 1834 년 사이에 Michael Faraday는 고체 전해질인 황화은과 불화납을 발견하여 고체 이온의 기초를 닦았습니다. 1950 년대 후반까지 여러 전기 화학 시스템에서 고체 전해질을 사용했습니다. 그들은 이온을 사용했지만 낮은 에너지 밀도와 셀 전압, 높은 내부 저항 등 으로 바람직하지 않은 특성을 가지고 있었습니다. Oak Ridge National Laboratory에서 개발 한 새로운 종류의 고체 전해질이 1990년대에 등장하여 박막 리튬 이온 배터리를 만드는 데 사용되었습니다. 새로운 기술이 발전함에 따라 자동차 및 운송 산업에서 활동하는 연구원과 기업은 고체 배터리 기술에 대한 관심이 높아졌습니다. 2011년에 Bollore는 처음에는 카셰어링 서비스 전문업체와 협력하여 BlueCar 모델 차량을 출시했으며 나중에 일반 고객에게 출시했습니다. 이 차는 응용 분야에서 회사의 다양한 전기 구동 전지를 보여주기 위한 것 이었으며 리튬염을 공중 합체 (폴리 옥시 에틸렌)에 용해시켜 생성 된 중합체 전해질이 포함 된 30kWh 리튬 금속 중합체(LMP) 배터리를 특징으로 진출하였습니다. 2012년에 Toyota는 곧 그 뒤를 따랐고 EV시장에서 경쟁력을 유지하기 위해 자동차 산업 애플리케이션용 고체배터리에 대한 실험적 연구를 시작했습니다. 동시에 폭스바겐은 이 기술을 전문으로 하는 소규모 기술 회사와 협력하기 시작했습니다. 일련의 기술적 돌파구는 계속되었습니다. 2013년 콜로라도 대학 볼더(University of Colorado Boulder)의 연구자들은 이미 존재하는 SSB에 비해 더 높은 에너지 용량을 약속하는 철황 화학에 기반한 고체 복합 음극이 있는 고체 리튬 배터리의 개발을 발표했습니다. 그리고 2014년 미시건 주 Ann-Arbor에 기반을 둔 신생 기업인 Sakti의 연구자들은 자체 고체 리튬 이온 배터리의 건설을 발표했습니다. 이 배터리는 더 낮은 비용으로 더 높은 에너지 밀도를 제공한다고 주장했습니다. 제작자 Dyson은 전략적으로 Sakti를 9 천만 달러에 인수했습니다. 이렇듯 고체배터리에 대한 연구와 시장진출은 날로 번창하고 있으며 앞으로 신생에너지의 기반에 활용되어 더욱 발전적이고 진보적인 결과를 낳을 것이라 판단됩니다.
최근댓글