[관련동향] 전고체 배터리: 전해질 혁신이 이끄는 차세대 배터리 기술

[관련동향] 전고체 배터리: 전해질 혁신이 이끄는 차세대 배터리 기술

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안녕하세요.

We Make Your Idea Possible! 일신오토클레이브입니다.

 

여러분은 배터리🔋 없는 일상을 상상할 수 있으신가요? 출근길 스마트폰부터 집 안의 무선청소기, 주말에 떠나는 전기차 여행까지 우리는 배터리를 자연스럽게 사용하고 있죠. 그런데 이렇게 익숙한 배터리 기술도 여전히 해결해야 할 숙제는 남아있습니다. 특히 안전성과 성능은 늘 개선이 필요한 영역으로, 뉴스에서 종종 배터리 화재 이야기가 나오는 이유도 바로 이 때문입니다.

 

그래서 최근에는 기존 리튬이온 배터리보다 더 안전하면서도 높은 성능을 기대할 수 있는 전고체 배터리가 큰 주목을 받고 있습니다. 고체 전해질을 쓰기 때문에 폭발 위험이 적다는 장점 때문에 많은 연구가 활발하게 이루어지고 있죠. 오늘 소개해드릴 소식도 이러한 전고체 배터리와 관련이 있는데요, 과연 어떤 연구가 이루어졌는지 기사를 통해 알아볼까요?

 

 

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현재 전기차나 에너지저장장치(ESS) 등에 널리 쓰이는 리튬이온 이차전지는 인화성 액체 전해질을 사용해 화재 위험이 높다. 전해질은 배터리의 음극과 양극 사이에서 리튬 이온을 전달하는 역할을 하는 소재다.

 

액체 전해질 대신 고체 고분자를 사용하는 전고체전지는 화재와 폭발 위험은 매우 적지만 리튬이온 이동성이 떨어지고 충방전을 반복할수록 용량이 급격히 줄어드는 문제가 있다.

 

연구팀은 불소가 포함된 고분자 물질인 'PVDF-TrFE-CFE'를 기반으로 필름형 전해질을 개발했다. 추가 리튬이온 통로를 제공하고 기계적 강도와 열 안정성을 향상하는 세라믹 필러를 도입해 복합 전해질을 만들었다.

 

 

출처: UNIST ( https://news.unist.ac.kr/kor/newsletter/20251117/ )

 

 

한쪽 방향으로 쭉 잡아당기는 '일축 연신' 공정이 물질 내부의 구불구불한 고분자 사슬을 풀어줘 필름형 전해질의 리튬이온 이동성을 크게 개선했다. 실험 결과 연신 공정을 거친 고분자 전해질의 리튬이온 확산 속도는 4.8배, 이온 전도도는 72% 증가했다.

 

기존 전해질을 사용한 리튬금속–리튬인산철(LFP) 전고체전지는 충방전을 200회 반복하면 용량이 처음의 55% 수준으로 감소했지만 개발된 복합 전해질을 적용하자 200회 충방전 후에도 초기 용량의 78%를 유지했다. 난연성 검증 실험에서는 전해질에 불이 붙은 뒤 4초 만에 자연적으로 꺼졌다.

 

 

 

※ 기사출처: https://www.dongascience.com/news.php?idx=75122

폭발없는 전고체전지 전해질, 잡아당겨 늘이자 성능·수명도 늘었다

 

 

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이번 연구는 전고체전지의 상용화를 가로막던 문제 중 하나인 리튬이온 이동성 부족과 용량 저하 문제를 해결하는 실마리를 제시했다는 점에서 의미가 큽니다. 고분자 전해질의 특성과 세라믹 필러의 결합을 통해 안전성과 성능을 동시에 높일 수 있는 가능성을 보여준 셈이죠. 이런 발전은 전기차·ESS 같은 산업 전반의 효율과 안전성을 높이는 데 직접적인 영향을 줄 수 있습니다.

 

또한 전고체전지는 앞으로 에너지 저장 기술의 한 축이 될 것으로 예상되는 만큼 이번 연구 결과는 배터리 제조업계뿐 아니라 소재·장비 산업 전반에도 중요한 신호라고 볼 수 있습니다. 새로운 소재가 등장하면 그에 맞는 제조 공정과 장비도 함께 발전해야 하기 때문입니다. 이러한 변화의 흐름을 이해하는 것만으로도 기술 산업의 큰 방향성을 확인할 수 있을거예요.

 

저희 일신오토클레이브도 전고체 배터리 생산 관련 장비로는 일가견이 있죠!😃 전고체 배터리의 소결 압축 공정을 가능하게 해주는 WIP(Warm Isostatic Press, 온간정수압프레스)를 비롯해 다양한 초고압 전문 장비들을 직접 설계 및 제조하고 있으니 앞으로도 많은 기대 부탁드립니다!

 

 

 

 

 

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