꿈의 배터리라고 불리는 전고체 배터리에 대해 아시나요?

주의: 본 내용에는 전문적인 내용을 포함하고 있음. 최대한 쉽게쓰려고 노력하였음.

전기차가 1회 충전으로 800km를 간다고?

코로나 바이러스로 세계경제가 붕괴되는 이 힘든시기에, 삼성전자에 좋은 소식이 있다.

전기차(EV)를 1회 충전으로 800km를 간다는 '전고체 배터리' 기술개발에 성공했다는 소식이다.

http://www.thelec.kr/news/articleView.html?idxno=5277

 

삼성전자 종합기술원은 삼성전자 일본연구소와 협업하여 '전고체 배터리' 혁신기술 개발에 성공했다. 이 '전고체 배터리'와 기존 '리튬 배터리'의 차이를 알아보자.

'리튬이온 배터리'는 양극(+)과 음극(-) 사이를 리튬이온(Li)가 왔다갔다 하면서, 충전과 방전을 한다. 문제는 이 때 움직이는 전해질이 가연성을 가진 액체라는 점이다. 그래서 폭발위험이 있다. 실제로, 갤럭시 노트7에서 폭발문제가 있었다. 또한, 폭발 위험성으로 촘촘한 밀도로는 만들지 못해 소형화에 불리하다. 구부리기도 힘들고, 오래쓰면 열화된다.

반면에 '전고체 배터리'는 움직이는 전해질을 액체에서 고체로 바꾼다. 고체는 안전성이 높아, 구멍이 뚫려도 폭발하거나 불이 날 확률을 줄여준다. 다층화 및 유연성(플렉서블)이 가능하여, 구부리는데도 용이하다.

2018년 3월 기준

전고체 배터리의 선두주자는 '일본'이다. 일본 정부는 국책연구기관인 신에너지·산업기술총합개발기구(NEDO)와 도요타자동차, 닛산자동차, 혼다기술연구소 등 이 분야의 주요 기업이 모두 참여한 '올재팬 프로젝트'를 진행하고 있다. 일본 정부는 오는 2022년까지 이 프로젝트에 100억엔(약 1170억원)을 지원한다. 그 중 도요타는 2022년까지 상용화한다는 목표를 가지고 있다. 도요타자동차는 전고체 배터리 개발에 1조5000억엔(약 17조원)을 투입, 2022년엔 전기차에 탑재할 계획이다.

하지만 일본에서 개발한 기술은 리튬금속(Li-metal)이 사용된다. 이 기술은 배터리의 분리막을 훼손해 수명과 안전성이 낮아지는 덴드라이트(Dendrite)라는 문제를 안고 있다.

삼성전자가 이번에 개발한 기술은 음극에다 아주 얇은(5마이크로미터) 두께의 은-탄소 나노 입자 복합층(Ag-C nanocomposite layer)을 적용한 '석출형 리튬음극 기술'을 세계 최초로 적용하였다. 그래서 폭발 및 화재 위험을 없애면서도 배터리팩의 크기를 획기적으로 줄일 수 있다고 한다.

자동차 제조사들은 전고체 배터리 개발 경쟁에 사활을 걸고 있다. 전기차에 전고체 배터리를 쓰면, 리튬이온 배터리를 쓸 때보다 1회 충전 시 운행 거리가 월등하게 길어지기 때문이다. 자칫 늦었다간 전기차 시장에서 도태될 위험도 있다. 앞으로의 전기차 시장의 행보가 주목되는 시점이다.