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리튬 이차전지 개발 현상과 과제

전문가 제언: ○ 이차전지는 핸드폰, 노트북 PC, PDA 등의 휴대용 전자기기가 보편화되면서 Mobile Energy 시대의 동력원이며 다양한 신산업 창출을 견인하고 있다. 특히 전기자동차, 전력저장시스템, 지능형 로봇 등의 신산업은 중·대형 이차전지 개발이 없이는 불가능하다.

○ 리튬이차전지는 양극 활물질, 음극 활물질, 전해질, 분리막 등의 4개 주요 물질로 구성되어 있다. 대략적인 원가는 양극 활물질 35%, 음극 활물질 10%, 분리막 20%, 전해질 15%, 기타 비용 20%로 구성되어 있다. 따라서 연구의 핵심은 저렴한 가격, 높은 출력, 장시간 사용에 안정한 구조를 충족할 수 있는 리튬 화합물 개발이 이슈 사안이다.

○ 고 출력용 양극 활물질 기술은 기존 소재인 LiCoO2가 고가이므로 이보다 저렴한 가격이면서 고출력 특성을 나타내는 새로운 조성에 대한 연구가 이루어지고 있다. 새로운 조성으로는 LiNixCoyO2계와 기존의 LiMn2O4계에 대한 기술개발이 되고 있다. 고안전성 양극 활물질 기술은 기존 LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2계의 표면개질 및 개선이나 새로운 조성 LiNixCoyMnzO2계와 기존 산화물계보다 안전성이 우수한 LiFePO4계에 대한 기술개발이 진행되고 있다.

○ 음극 활물질에는 주로 인조흑연이 사용되고 있으나 점차 천연 흑연이 사용될 것으로 예상된다. 또한 흑연소재는 안전성과 가역성이 뛰어나고 장수명과 고출력 특성을 나타내나 용량 측면에서 한계를 나타내서 실리콘 및 실리콘산화물, 주석 및 주석산화물, 금속합금 등의 고용량 음극 활물질이 개발되고 있다.

○ 우리나라는 리튬이차전지를 대량 생산, 소비하는 국가 중의 하나다. 굴지의 대기업은 물론이고 많은 중소기업이 이 사업에 참여하고 있다. 그리고 정부에서도 이미 국책과제로 선정하고 적극적인 지원책을 펴고 있다. 이차전지 산업은 IT산업 성장의 중추적인 역할을 하였고 녹색성장의 대표산업인 전기 자동차 및 신재생 전력산업의 핵심으로 부상하고 있다. 가까운 장래에 일본 기술을 능가하는 새로운 기술이 탄생될 것으로 기대한다.

저자: Kiyoshi Kanamura
자료유형: 학술정보