중국 '전기차 굴기'의 대표 주자인 비야디(BYD)가 주행거리 2,500km 하이브리드 신차를 출시했습니다.꿈의 배터리로 불리는 전고체 상용화를 앞당기기 위한 국가 차원의 연구·개발 지원도 이루어 진다고 합니다. 그럼 전고체 기술에 대해서 궁금해지는데요. 전고체 기술에 대해서 알아보겠습니다.
전고체 기술이란?
전고체 기술은 기존 액체 전해질을 고체 전해질로 대체하는 혁신적인 기술입니다. 액체 전해질 대신 고체 전해질을 사용하면 배터리의 안전성, 에너지 밀도, 수명을 크게 향상시킬 수 있습니다.
전고체 기술의 장점은?
✦ 안전성 향상: 액체 전해질은 폭발 및 화재 위험이 있지만, 고체 전해질은 이러한 위험이 없습니다.
✦ 에너지 밀도 증가: 고체 전해질은 액체 전해질보다 이온 전도도가 높아 더 많은 에너지를 저장할 수 있습니다.
✦ 수명 연장: 고체 전해질은 액체 전해질보다 열 분해에 강하기 때문에 배터리 수명이 길어집니다.
✦ 빠른 충전: 고체 전해질은 액체 전해질보다 저항이 낮아 배터리를 더 빠르게 충전할 수 있습니다.
전고체 기술의 활용 분야
✦ 전기차 배터리: 전고체 배터리는 전기차의 주행 거리와 안전성을 크게 향상시킬 수 있는 핵심 기술입니다.
✦ 스마트폰 및 휴대용 기기 배터리: 전고체 배터리는 스마트폰 및 휴대용 기기의 배터리 용량과 수명을 연장시킬 수 있습니다.
✦ 에너지 저장 시스템: 전고체 배터리는 태양광 및 풍력과 같은 재생 에너지 저장에 활용될 수 있습니다.
✦ 그리드 시스템: 전고체 배터리는 전력망의 안정성을 높이고 송전 손실을 줄이는 데 사용될 수 있습니다.
전고체 배터리
전고체 배터리는 액체 전해질 대신 고체 전해질을 사용합니다. 고체 전해질은 이온이 이동할 수 있는 고체 폴리머 또는 세라믹 물질로 구성됩니다. 전고체 배터리는 액체 전해질 배터리와 동일한 작동 원리를 가지고 있지만, 고체 전해질을 사용함으로써 다음과 같은 장점을 제공합니다.
✦ 안전성 향상: 액체 전해질 누출 위험이 없어 화재 및 폭발 위험이 감소합니다.
✦ 에너지 밀도 증가: 고체 전해질은 액체 전해질보다 이온 전도도가 높아 더 많은 에너지를 저장할 수 있습니다.
✦ 수명 연장: 고체 전해질은 액체 전해질보다 열 분해에 강하기 때문에 배터리 수명이 길어집니다.
전고체 배터리의 작동 원리
전고체 배터리는 기존 리튬이온 배터리와 유사한 구조를 가지고 있지만, 액체 전해질 대신 고체 전해질을 사용한다는 점이 가장 큰 차이점입니다. 고체 전해질은 리튬 이온의 이동을 원활하게 하면서도 화재 및 폭발 위험을 낮출 수 있습니다. 이를 통해 전고체 배터리는 안전성과 에너지밀도를 동시에 향상시킬 수 있습니다.
전고체 배터리의 장단점
장점
✦ 안전성 향상: 고체 전해질로 인해 화재 및 폭발 위험 감소
✦ 에너지밀도 증가: 리튬 금속 음극 사용으로 에너지밀도 향상
✦ 충전 성능 개선: 고체 전해질의 빠른 리튬 이온 전도도로 충전 시간 단축
단점
✦ 낮은 이온전도도: 고체 전해질의 낮은 이온전도도로 인한 출력 저하
✦ 제조 비용 증가: 고체 전해질 및 관련 부품의 높은 제조 비용
✦ 수명 단축: 고체 전해질과 전극 간 계면 안정성 문제로 인한 수명 단축
주요 전고체 기술 종류
전고체 기술은 다양한 종류가 있으며, 각 종류마다 특징과 장점을 가지고 있습니다. 주요 전고체 기술 종류는 다음과 같습니다.
✦ 폴리머 전해질: 가장 대표적인 전고체 기술이며, 유연하고 가공성이 뛰어나 다양한 형태의 배터리에 적용될 수 있습니다.
✦ 세라믹 전해질: 높은 열 안정성과 이온 전도도를 가지고 있지만, 폴리머 전해질보다 가공성이 떨어집니다.
✦ 혼합 전해질: 폴리머 전해질과 세라믹 전해질의 장점을 결합한 기술입니다.
✦ 전자 전해질: 이온 대신 전자가 이동하는 전고체 기술입니다. 높은 에너지 밀도를 제공할 수 있지만, 기술 개발 단계가 초기입니다.
전고체 기술의 미래 전망
전고체 기술은 미래 배터리 기술의 핵심 기술로 주목받고 있습니다. 전고체 기술은 배터리의 안전성, 에너지 밀도, 수명을 크게 향상시킬 수 있으며, 이는 전기차, 스마트폰, 에너지 저장 시스템 등 다양한 분야에 혁신을 가져올 것으로 기대됩니다.
전고체 주요 시장 전망
✦ 전기차 배터리 시장: 전고체 배터리는 전기차의 주행 거리와 안전성을 크게 향상시킬 수 있어 전기차 배터리 시장에서 큰 성장을 기대할 수 있습니다.
✦ 스마트폰 및 휴대용 기기 배터리 시장: 전고체 배터리는 스마트폰 및 휴대용 기기의 배터리 용량과 수명을 연장시킬 수 있어 스마트폰 및 휴대용 기기 배터리 시장에서도 성장할 것으로 전망됩니다.
✦ 에너지 저장 시스템 시장: 전고체 배터리는 태양광 및 풍력과 같은 재생 에너지 저장에 활용될 수 있어 에너지 저장 시장에서도 성장할 것으로 예상됩니다.