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전고체 리튬이온 이차전지의 개발 현황과 과제

전문가 제언: ○ 모두 고체로만 구성되는 전고체 전지는 폭발 등의 안전사고를 방지할 수 있어 안전성이 우수한 궁극의 전지 형태임에도 불구하고 고용량, 고출력을 달성하지 못하고 있어 아직까지 널리 이용되지 못하고 있다. 이렇게 된 가장 큰 원인은 전해질의 재료 특성 때문이다.

○ 일본을 비롯하여 세계 각국 정부와 기업들은 리튬이온 이차전지의 용량과 안전성을 비약적으로 증대시킨 혁신형 이차전지를 2030년경까지 실용화 한다는 목표를 가지고 연구개발을 진행하고 있는데 역시 관건이 되는 점은 고체전해질의 재료 개발이다.

○ 또한 플러그인 하이브리드자동차의 실용화 경쟁에서 뒤쳐진 일본의 Nissan, 미국의 GM 등은 그 다음의 차세대 자동차인 전기자동차의 조기 실용화 경쟁에 뛰어들고 있는데 이는 고용량, 고출력의 이차전지 개발에 달려 있다.

○ 고용량, 고출력 리튬이온 이차전지는 에너지밀도의 향상이 관건이다. 안전성을 향상시키면서 에너지용량을 키울 수 있는 방안으로 연구되고 있는 것은 현재의 음극소재를 리튬 금속으로 바꾸어주는 것이다.

○ 이의 실용화에는 리튬 금속의 dendrite 형성에서도 안전성을 확보할 수 있는 고체전해질의 개발이 필수적이며 이를 실현하면 에너지밀도를 2~3배로 향상시키는 효과를 가질 수 있다.

○ 우리나라는 국제경쟁력 있는 플러그인 하이브리드자동차를 시판할 수 있는 완성차 제조업체가 없으므로 Nissan이나 GM처럼 전기자동차의 실용화 경쟁에 뛰어들어 국제 경쟁력을 선점하는 것이 바람직하다. 이를 위해서는 이차전지 제조업체, 정부 출연연구소 및 대학이 일체가 되는 개발체제를 구축해야 할 것이다.

○ 특히 우리나라의 이차전지 업체들은 폴리머 이차전지에서 국제 경쟁력을 가지고 있어 유럽과 미국에 비하면 한 발 앞서 있다고 할 수 있으며 이러한 기회를 잘 살려야 할 것이다.

저자: K. Kanamura
자료유형: 학술정보