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* 리튬 및 리튬이온 배터리의 액체 전해질

전문가 제언: □ 리튬금속 음극의 리튬배터리는 전지의 주기수명 및 안전성이 낮아 실용화에 문제가 되어왔으나, 1991년에 일본이 탄소를 음극으로 사용하여 안전성을 향상시킨 리튬이온전지의 상용화에 성공한 이후부터 리튬이온전지는 극히 일부 선진국에서만 생산하고 있는 핵심 전략부품산업이 되고 있음

□ 리튬배터리의 기술개발방향은 새로운 전극재와 전해질 개발에 집중되고 있으며, 전극재로는 양극의 리튬금속산화물(LiMn2O4, LiCoO2, LiNiO2, V2O5), 칼코겐화합물(TiS2, MoS2 등) 및 전도성 폴리머 등과 음극의 리튬금속 및 탄소 등이 연구되어 왔으나, 최근에는 양극재로서 인산철리튬, 망간스피넬, 산화코발트리튬니켈 등이 연구되고 있고 음극재로도 리튬합금이나 금속간 화합물, 활성탄, 표면 확대의 고 리튬-흑연 등이 연구되고 있음

□ 전해질에 대한 최근의 연구경향은 배터리의 제조방법이 극히 단순해질 수 있고 매우 안정적이며 극소형으로부터 대형 배터리까지 다양한 형태의 배터리 개발이 가능한 고전도성의 고체폴리머 전해질 개발로 전환되고 있으며, 고체 전해질로는 순수 고체폴리머계, 겔형 폴리머계, 하이브리드폴리머계 등이 연구되고 있음

□ 최근의 고체전해질 연구에서 주목받고 있는 것은 리튬염 LiX와 폴리산화에틸렌(PEO)을 혼합한 것과 폴리비닐리덴불화물(PVdF)과 같은 폴리머 주형을 적절한 리튬염의 액상 용액으로 팽창시킨 겔형 막 제조기술이며, 폴리산화에틸렌의 고체전해질은 현재까지 사용온도가 70℃ 이상으로 제한되어 있기 때문에 사용온도가 제약조건이 되지 않는 전기자동차 등에 이용하기 위해 기술개발이 이루어지고 있고, 겔형 막은 상온을 포함한 넓은 온도 범위에서도 전도성이 높아 여러 형태의 배터리로서 다양하게 이용될 수 있을 것으로 전망되고 있음.

□ 리튬폴리머 배터리의 성능이 급속히 향상되며 고체폴리머 전해질을 사용한 배터리가 상용화 단계까지 와있으나, 이는 액상 전해질과 고체폴리머 전해질의 중간 형태로서 순순한 고체는 아니며, 따라서 앞으로는 복합폴리머 형태의 전해질 연구가 많이 이루어질 것으로 전망됨.

저자: George E Blomgren
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