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하이브리드 전기자동차용 새로운 양극 기재를 사용한 니켈수소전지의 고율 방전 특성

전문가 제언: ○ 자동차의 환경에 대한 대책인 화석연료를 사용하지 않는 무공해 전기자동차(EV)의 꿈은 궁극적인 연료전지자동차(FCV)이지만, 이의 실용개발까지 잠정적으로 하이브리드 전기자동차(HEV) 시대를 겪고 있다.

○ HEV용 전지로 단위중량당 에너지밀도와 출력밀도 면에서 가장 우수한 성능을 가져 이상적인 HEV용 2차전지로 자리매김 된 리튬이온전지는 최근 리튬전극의 고활성과 전해질 내 고전계에 따른 안전성의 문제가 해결될 때까지 에너지밀도는 떨어지지만 다년간 실적이 있는 니켈수소(Ni-MH)전지가 HEV용으로 당분간 더 자리를 유지할 것 같다.

○ Ni-MH전지에서는 충전 시 음극에서 물의 전기분해로 발생하는 수소이온이 수소저장 금속합금에 저장되는 환원반응이 일어나고, 양극에서는 수산화니켈이 옥시수산화니켈로 산화되는 반응이 일어난다. 방전 시에는 역으로 음극에서는 수소저장 금속합금의 수소원자가 산화되어 물로 되고 내어 놓는 전자가 외부 회로에서 일을 하며 양극으로 이동되어 옥시수산화니켈이 수산화니켈로 환원반응을 일으키게 해준다.

○ Ni-MH전지에서는 밀폐화로 과충전과 과방전 시 발생 가스의 재결합으로 전지내압이 증가하지 않고 전해액의 농도가 변하지 않는 것과 수지상 성장에 기인하는 단락이 없는 것이 높은 안전성의 근원일 것이다.

○ HEV용 전지는 EV용 전지와 달리 더 작은 용량으로 모터의 구동을 위해 자주 충전되어야 하므로 출력밀도가 EV용보다 2배 이상 되어야 하고 충방전 반복 시 용량 감소가 없어야 하고, 고율 방전이 좋아야 한다.

○ 본문에서 SEI사는 고율 방전성능이 떨어지지 않으면서 공정수를 줄이고 니켈 도금량을 반 이하로 줄여 가격 경쟁력을 키운 Ni-MH전지의 양극용 집전체 기재를 새로 개발해 HEV용 전지시장에 대비하였다.

○ HEV는 전기모터용 고압전선의 안전성 문제와 전지교체의 소모품비가 너무 커 원가 절감이 절실하다. 수요는 2010년경에나 급증이 예상된다.

저자: Kazuki Okuno et al
자료유형: 학술정보