■□ 전고체 배터리란
전기를 흐르게 하는 배터리 양극과 음극 사이의 전해질이 액체가 아닌 고체로 된 차세대 2차전지(충전해서 반영구적으로 사용하는 전지)이다.
현재 가장 많이 사용되는 2차전지인 리튬이온 배터리의 경우 액체 전해질로 에너지 효율이 좋지만, 수명이 상대적으로 짧고 전해질이 가연성 액체여서 고열에 폭발할 위험이 높다.
반면 전고체 배터리는 전해질이 고체이기 때문에 충격에 의한 누액 위험이 없고, 인화성 물질이 포함되지 않아 발화 가능성이 낮아 상대적으로 안전하다.
또 액체 전해질보다 에너지 밀도가 높으며 충전 시간도 리튬이온 배터리보다 짧다.
여기다 대용량이 구현이 가능해 완전 충전할 경우 전기차의 최대 주행거리를 800km로 늘릴 수 있다.
특히 전고체 배터리는 확장성이 높아 플렉서블(flexible) 배터리로 활용할 수 있어 리튬이온 배터리를 대체할 기술로 주목받고 있다.
그러나 고체 전해질의 경우 액체 전해질보다 전도성이 낮아 효율이 떨어진다는 문제가 있다.
또 2020년 5월 현재까지 전고체 배터리 양산에 성공한 기업은 없으며 배터리 규격 국제 표준화, 수명 예측 기술 개발 등이 필요해 상용화에는 시간이 걸릴 전망이다.
전고체 배터리가 전기차용 차세대 배터리로 급부상하면서 자동차 업체와 배터리 개발 업체 간의 협업이 활발해지고 있다.
일본 도요타와 파나소닉은 자동차용 배터리 생산을 위해 '프라임 플래닛 에너지 앤드 솔루션스'를 설립했으며, 독일 폭스바겐은 퀀텀스케이프와 2025년까지 양산 라인을 구축하기로 했다.
■□ 세계최초 전고체 배터리 개발기업
삼성SDI는 IT 기기용 전고체 배터리를 세계 최초로 개발해 이번 ‘2013 대한민국 에너지대전-인터배터리’에서 공개했다.
스마트폰에 주로 쓰이는 리튬이온 배터리나 최근 출시된 커브드(curved) 배터리는 전해물질이 각각 액체와 젤(폴리머)로 되어 있어 외부 충격에 의해 변형이나 폭발의 위험이 있는 것이 단점이다.
‘전고체(All Solid)’ 배터리는 세라믹 소재를 전해질로 사용해 폭발 위험이 아예 없다.
세라믹 전해질을 적용하면 구멍을 낼 수도 있고, 초소형·초박형 배터리 제작이 가능하다.
웨어러블 IT 기기에 적용하면 다양한 디자인이 가능해진다.
예를 들어 ‘워치폰’의 경우 밴드 부분에도 배터리를 탑재할 수 있게 되고, 배터리가 차지하던 공간에 기능을 추가할 수 있게 된다.
국내에서는 2020년 5월 이재용 삼성전자 부회장과 정의선 현대차 수석부회장이 회동을 갖고 전고체 배터리 기술 개발 및 사업 협력 방안을 논의한 바 있다.
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