[관련동향] 전고체전지: 안전성과 성능 두마리 토끼를 잡다!

[관련동향] 전고체전지: 안전성과 성능 두마리 토끼를 잡다!

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안녕하세요.

We Make Your Idea Possible! 일신오토클레이브입니다.

 

“한 번의 배터리 충전으로 전기차가 더 오래, 더 안전하게 달릴 수 있다면?”

 

많은 사람들이 꿈꾸는 미래죠? 이 미래는 ‘전고체 전지’라는 차세대 배터리🔋 기술을 통해 점점 가까워지고 있습니다.

 

최근 한 국내 연구팀이 전고체 전지의 가장 큰 난제였던 안정성 문제를 해결할 새로운 방법을 제시했다고 합니다. 전지 내부에 특별한 ‘중간층’을 추가해 고체 전해질과 리튬 금속 사이의 불안정성을 잡아낸 것인데요. 덕분에 전지는 무려 250번 충·방전 후에도 높은 용량을 유지했습니다.

 

이 연구 성과는 단순한 실험실 단계가 아니라, 전고체 전지의 상용화를 눈앞에 둔 중요한 진전으로 평가되는데, 어떤 내용인지 조금 더 알아볼까요?

 

 

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리튬금속은 이론상 기존 전지 음극 소재인 흑연(C)보다 10배 이상 많은 에너지를 저장할 수 있어 차세대 배터리 핵심 소재로 주목받는다. 충방전을 반복하면 리튬금속 표면에서 뾰족한 리튬 수지상 결정(dendrite)이 가지처럼 길게 자라 단락을 일으키고 전지 수명을 줄이는 문제를 해결해야 한다.

 

수지상 결정 문제는 액체 전해질을 사용하는 리튬금속 이차전지뿐 아니라 고체 전해질을 사용하는 전고체전지에서도 발생한다. 특히 리튬금속과 고체 전해질 사이의 불안정한 접촉면이 전지 안정성과 성능을 크게 제한하는 주요 원인으로 지목된다. (중략)

 

 

 

출처: 한국전기연구원(https://www.keri.re.kr/_prog/_board/?mode=V&no=16735&code=sub0601&site_dvs_cd=kr&menu_dvs_cd=0601&skey=&sval=&s_date_y=&s_date_m=&GotoPage=)

 

 

 

연구팀은 리튬을 저장할 수 있는 삼원계 화합물(Li2ZnSb)로 중간층을 설계하고 얇은 막 형태로 금속리튬 음극 위에 스티커처럼 붙이는 전사 공정을 활용했다. 중간층은 리튬금속과 고체 전해질 사이에서 완충 역할을 해 계면의 화학적 불안정성을 효과적으로 억제했다.

 

연구팀은 중간층 설계 기술을 활용해 파우치셀 구조의 전고체전지까지 제작하는 데 성공했다. 제작된 전지는 250회 충방전 반복 후에도 92% 이상의 전지 용량을 유지했다. 전기연은 산학연 공동연구를 통해 기술을 고도화하고 상용 전지 제조 공정까지 발전시켜 전고체전지 상용화를 추진할 계획이다.

 

 

 

※ 기사출처: https://www.dongascience.com/news.php?idx=73374

화재 위험없는 전고체 전지 불안정성 잡았다

 

 

 

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해당 연구의 가장 큰 의미는 전고체 전지의 난제였던 ‘계면 불안정성’을 해결할 방법이 제시되었다는 점입니다. 이로써 전고체 전지의 상용화에 한 발짝 더 가까워진 것이죠.

 

전고체 전지는 더 오래 달리고, 더 안전한 차세대 배터리로 꼽히며 전기차와 에너지 산업 전반에 큰 변화를 예고하고 있습니다. 이런 흐름 속에서 앞으로는 배터리 연구 못지않게 생산라인을 구성하는 기술과 장비가 중요한 역할을 하게 될 것입니다.

 

저희 일신오토클레이브 역시 정수압 프레스를 비롯하여 전고체 전지의 생산 공정에 활용될 수 있는 장비들을 설계 및 제작하고 있습니다. 대표적으로 일신오토클레이브의 WIP(Warm Isostatic Press)는 초고압을 통해 전고체 배터리를 소결 압축시켜주는 역할을 하죠. 더욱 자세한 정보는 아래의 공식 홈페이지에서 확인하실 수 있으니 둘러보시길 추천드립니다!😃

 

 

 

 

 

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