[더테크=조재호 기자] 국내 연구진이 미래 신소재인 탄소나노튜브 및 그래핀을 활용해 리튬이온전지의 효율을 개선하는 기술을 개발했다. 한국전기연구원(KERI)은 23일 나노융합연구센터의 한중탁 박사 연구팀이 리튬이온전지 음극재의 고용량·고안정성을 확보한 ‘실리콘-질소도핑 카본 복합 음극재’ 제조 기술을 개발했다고 밝혔다. 실리콘은 리튬이온전지의 음극 소재인 흑연보다 에너지 밀도가 10배 이상 높지만, 지속적인 충·방전에서 부피가 늘어난다는 단점이 있었다. 아울러 입자가 쉽게 부서져 전지의 성능을 저하하는 문제도 있어 단독으로 활용하기 어렵다. KERI는 질소를 도핑한 단일벽 탄소나노튜브와 그래핀으로 실리콘의 한계를 극복한 기술을 제시했다. 질소는 리튬이온과 친화도가 높고 전기화학적으로 안정된 원소이다. 탄소나노튜브는 탄소가 육각형 모양으로 구성된 나노스케일의 전도성 소재이다. 다만 탄소나노튜브는 서로 뭉치려는 성질이 있어 이를 분산하는 기술이 필요했다. KERI 연구진은 밀가루를 반죽하는 방식과 비슷하게 탄소나노튜브를 분산하고 질소를 탄소 사이에 넣는 기술을 개발했다. 이렇게 개발된 질소도핑 단일벽 탄소나노튜브를 음극재에 적용하면 리튬이온의 이동 속도를 높여
[더테크=전수연 기자] SNE리서치가 조사한 바에 따르면 최근 중국에서 상용화 단계에 들어선 나트륨이온배터리(Sodium-ion Batteries, SIBs)는 향후 LFP 배터리보다 저렴한 가격으로 중저가 시장에 침투할 수 있을 것으로 보인다. SNE리서치는 ‘나트륨이온배터리 기술개발 동향 및 시장 전망’ 리포트를 발표했다고 24일 밝혔다. 리포트에 따르면 나트륨이온배터리와 리튬이온배터리(LIBs, LFP 양극재 기준)의 가격차이가 2035년 최대 24%까지 발생할 전망이다. 이 차이는 LIBs 가운데 가격이 저렴한 것으로 알려진 LFP LIBs 기준으로, NCM 양극재와 대비했을 때의 간극은 이보다 더 클 것으로 예상된다. SIBs는 LIBs를 주류로 하고 있는 이차전지 시장에서 가격 경쟁력의 강점을 가진 차세대 배터리로 여겨진다. 나트륨을 원재료로 사용하며 에너지 밀도는 낮지만 전기화학 안정성이 높고 저온에서의 성능 저하가 심하지 않다. 향후 2025년 본격 양산 단계에 들어서며 이륜차, 소형 전기차, 에너지저장장치(ESS) 등의 산업에 사용될 전망이다. 2021년 중국 배터리 기업 CATL이 차세대 배터리로 나트륨이온배터리 개발과 생산을 발표하면서 나
[더테크=조재호 기자] 리튬이차전지의 단점을 극복한 ‘게임 체인저’ 전해액 기술이 개발됐다. 고성능 전지 시스템 디자인의 필수 요소 중 하나인 성능 저하 문제와 온도 구동 범위를 확보했다. 추위에 약한 전기 에너지의 단점을 극복했다는 점에서 눈길을 끈다. 최남순 한국과학기술원(KAIST) 생명화학공학과 교수 연구팀은 전세계 평균 기온(–20~60도)에 속하는 온도 범위에서 리튬금속 전지의 에너지를 유지해 높은 효율을 보이는 전해액 기술을 개발했다고 4일 밝혔다. 개발된 전해액은 새로운 솔베이션 구조를 형성했으며, 안정적인 전극-전해질 계면 반응을 확보할 수 있는 첨가제 기술을 통해 리튬금속 전지의 수명을 획기적으로 개선했다. 솔베이션 구조란 염(이온성 화합물) 농도가 낮은 전해액에서 양이온 전하를 띠지 않는 용매에 둘러싸여 동심원의 껍질(Shell)을 형성하는 것을 말한다. 염 농도를 증가시키지 않고 배터리 작동 온도 범위를 넓히는 매우 중요한 인자다. 연구팀은 기존 전해액 내 리튬 이온 이동이 제한적이고 구동할 수 있는 온도 범위의 한계를 –20~60도로 넓힌 용매 조성 기술과 전극계면 보호 기술을 적용해 기존보다 향상된 가역 효율을 달성했다. 최 교수는
[더테크=조명의 기자] 국내 연구진이 기존 리튬 금속 전지의 한계를 극복할 수 있는 새로운 리튬 개발에 성공했다. 대구경북과학기술원(DGIST) 에너지공학과 이홍경 교수 연구팀은 기존 상업용 리튬 음극을 대체할 수 있는 새로운 제조법을 개발했다고 16일 밝혔다. 리튬 금속은 현재 상용화된 흑연 소재보다 이론용량이 10배 높기 때문에 기존 리튬이차전지의 에너지밀도의 한계를 뛰어넘는 배터리를 구현할 수 있다. 그러나 리튬 금속은 통상적으로 리튬 포일을 사용하고 있어 생산‧보관 과정에서 산화층을 형성한다. 이 때문에 리튬 표면의 품질이 급격히 저하돼 충‧방전 과정 중 리튬 덴드라이트(dendrite)가 쉽게 형성되기 때문에 상용화에 난항을 겪고 있다. 연구팀은 리튬 포일을 대체하기 위해 유사 고농도 전해질을 활용한 전해도금법을 활용했다. 훨씬 매끈하면서도 균일한 리튬 금속 음극을 제조할 수 있는 방법이다. 유사 고농도 전해질을 통해 만들어진 리튬 표면은 불소기반의 성분을 다량 함유하여 전해질과의 반응성을 낮출 수 있는 장점이 있고, 간단한 물리적인 압착을 통해 빈틈없이 얇게 제조할 수 있다. 이렇게 제조된 리튬 음극은 상용 리튬 포일에 비해 훨씬 매끈하고 표면층의
[더테크=문용필 기자] 전기차 시장의 급속한 성장으로 이차전지에 대한 산업계 전반의 관심이 고조되고 있지만 차세대 배터리로 떠오르는 전고체전지(ASSB)가 자리잡기까지는 상당한 시간이 걸릴 것으로 예상된다. 배터리‧에너지 전문 시장조사기관 SNE리서치가 발표한 ‘LIB 시장에 다른 분리막 시장 변화 전망’ 리포트에 따르면 리튬이온배터리(LIB)의 공급량은 올해 687GWh에서 2030년 2943GWh로 4.3배 가량 크게 증가할 것으로 보인다. 배터리 시장의 95% 이상을 차지할 것으로 예상되는 상황이다. 반면, 전고체전지의 경우 2030년 131GWh로 4%대에 머물 전망이다. 리튬이온배터리의 10분의 1도 채 되지 않는 규모인 셈이다. 전고체전지란 쉽게 말해 양극과 음극 사이에 고체 전해질이 들어가는 형태다. 액체 전해질 형식인 리튬이온배터리보다 폭발 위험성에서 상대적으로 자유롭다. 높은 에너지 밀도를 구현할 수 있다는 장점도 있다. 이와 관련, SNE리서치는 “배터리 기업들은 전고체전지에 대한 연구를 계속하고 있으며 정부도 전고체전지 개발을 위한 연구개발, 세제 지원, 금융 지원 등 대규모 지원을 계획하고 있다”고 전했다. 이어 “전고체전지는 실제로 2
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UPDATE: 2024년 05월 10일 15시 43분
