안녕하세요 시제품 개발 전문기업 디자인웨일입니다.
전고체 배터리는 현재까지는 기술 부족 등 한계로 상용화가 어려운 것으로 여겨지지만,
유기용매를 쓰지 않아 가연성이 현저히 줄어들기 때문에,
화재 위험을 큰 폭으로 줄일 수 있는 차세대 배터리로 기대를 모으고 있습니다.
오늘은 이러한 전고체 배터리에 대해서 알아보겠습니다.
1.전고체 배터리란?
전고체 배터리는 양극과 음극 사이에서 이온을 전달하는 ‘전해질’을
기존 가연성의 액체에서 고체로 대체한 전지를 말합니다.
2. 전고체 배터리의 장점
전고체 배터리의 메가트렌드(megatrends)는
‘우수한 안전성’, ‘높은 에너지 밀도’, ‘고출력’, ‘넓은 사용온도’, ‘단순한 전지 구조’라 말할 수 있다.
그렇기 때문에 폭발의 위험에서도 자유롭고, 또 고체전해질은 0℃ 이하의 저온이나 60~100℃ 고온에서
액체전해질보다 전도 성능이 향상된다는 장점이 있습니다.
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우수한 안정성
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온도 변화에 따른 증발이나 외부 충격에 따른 누액 위험이 없음
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높은 출력
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충전 및 방전이 고체 내 리튬이온 확산으로 즉각 반영
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높은 에너지 밀도
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냉각 및 안전 부자재 줄일 수 있어 배터리 팩의 에너지 밀도 향상
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외부 온도에 상관없는 안정적 성능
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액체 전해질을 사용하지 않아 한겨울 등 저온에서 높은 이온전도도 가능
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3. 전고체 배터리의 활용
전고체 배터리로 전기차 배터리 모듈, 팩 등의 시스템을 구성할 경우,
온도 변화나 외부 충격을 막기 위한 안전장치 및 분리막이 따로 필요하지 않아 관련 부품 수를 줄일 수 있습니다.
이에 부피당 에너지 밀도를 높일 수 있어서 용량을 높여야 하는 전기차용 배터리로 제격이 됩니다.
즉, 전지의 고용량화, 소형화, 얇은 필름과 같은 형태 다변화 등 사용 목적에 따라 다양하게
활용이 가능한 차세대 유망 기술로서 현재 다양한 고체전해질 물질의 개발이 빠르게 진행되고 있습니 다.
전고체 배터리는 액체 전해질 대신 고체 전해질이 포함되면서 고체 전해질이 분리막의 역할까지 대신하고 있습니다.
4. 전고체 배터리를 개발해야 하는 이유
바로 전기차용 배터리 용량을 높여야 하기 때문입니다.
많은 시장조사기관에서는 앞으로 전기차가 내연기관차를 대체해 자동차업계의 주류로 성장할 것이라고 예측하고 있습니다.
그리고 전기차가 확실한 대세가 되기 위해서는 현재의 내연기관차와 비슷한 수준의 주행거리를 구현해야 하고,
이를 위해 핵심부품인 전기차용 배터리 용량을 증가시키는 것이 무엇보다 중요합니다.
배터리의 용량을 늘리는 방법은 두가지가 있는데 첫번째는 배터리의 개수를 늘리는 것입니다.
하지만 이 경우는 배터리 가격 상승과 공간 효율성을 저해시키기 때문에 실현하기 어렵습니다.
전고체 배터리는 기존의 리튬이온 배터리에 비해 에너지 밀도가 높습니다.
폭발이나 화재의 위험성이 사라지기 때문에 안전성과 관련된 부품들을 줄이고
그 자리에 배터리의 용량을 늘릴 수 있는 활물질을 채웠기 때문입니다.
전고체 배터리로 전기차 배터리 모듈, 팩 등의 시스템을 구성할 경우,
부품 수의 감소로 부피당 에너지 밀도를 높일 수 있어서 용량을 높여야 하는 전기차용 배터리로 안성맞춤입니다.
5. 전고체 배터리 개발 동향
급속도로 커지고 있는 배터리 시장 내 전고체 배터리 기술은 연구개발 초기단계지만, 향후 전기차 시장의 ‘게임 체인저’로 기대하고 있다. 한국과학기술정보원구원(KIST) ASTI 마켓 인사이트에 따르면,
세계 전고체 배터리 시장규모는 2020년 약 6,160만 달러에서
연평균 34.2%의 높을 성장률을 나타내 2027년 약 4억 8.250만 달러의 큰 시장을 형성할 것으로 전망하고 있습니다.
이런 시장의 움직임을 감지한 배터리 제조업체들은 국내외 주요 대학·연구기관 등과 손을 맞잡으면서
전고체 배터리 개발에 속도를 내고 있습니다.
리튬이온 배터리의 경우 K-배터리의 기술력이 상대적으로 앞서있지만,
전고체 배터리 등 차세대 분야에서는 독자적으로 연구하기엔 큰 부담이 따르기 때문에
세계적인 연구진과 함께 R&D 투자를 적극적으로 추진하고 있습니다.
오늘은 전고체 배터리에 대해서 알아봤는데요.
시제품제작 상담과 제작의뢰는
디자인웨일로 문의 주시면 성심성의껏 빠르게 답해드립니다.
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지금까지 시제품 개발전문기업 디자인웨일이었습니다.
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