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금속도핑된 황화철을 함유한 음극으로 된 리튬전지

전문가 제언: ○ 본 발명은 리튬 혹은 리튬합금을 함유한 양극과 결정구조의 금속이 도핑된 황화철을 함유한 음극으로 된 리튬 1차전지에 관한 것이다. 리튬 1차전지는 충전이 안 되는 대신에 일반건전지보다 수명, 출력 등이 월등히 우수하고 수명이 약 10년 정도로 길고 영하 55～85℃의 극한환경에서도 우수한 성능을 발휘할 수 있으므로 군용 무전기나 전기ㆍ가스 검침기에 주로 사용되고 있으며 향후 스마트그리드산업의 핵심인 전자식 계량기와 휴대용 의료장비 등으로 수요가 더욱 확대될 전망에 있다.

○ 금속이 도핑된 황화철 분말, 즉 Fe(1-x)MxS(2-2x)의 분말을 제조하기 위해서는 알곤가스와 같은 불활성가스 분위기 중에서 425～500℃의 온도범위에서 FeS2분말과 구리분말 혹은 니켈분말을 혼합반응시켜야 한다. 본 발명에서는 FeS2분말로서 PYROX Red 325제품을 이용했지만 국내기술의 정착을 위해서는 품질이 양호하고 값싼 FeS2분말의 안정적인 구입 혹은 제조기술 확보에 노력해야 할 것이다.

○ Li/FeS2 전지에 첨가되는 전해질은 전극재료 사이에 바람직하지 않은 산화/환원반응으로 인하여 점차적으로 전해질을 오염시켜 효율성이 저하되거나 혹은 가스발생(gassing)이 심하게 일어날 수 있으며 심지어 사용도중에 파국적 고장(catastrophic failure)이 발생되는 경우가 있으므로 개발연구 시 이에 대한 대처가 대단히 중요하다.

○ 전지는 단락(short circuit) 방전 혹은 과열로 인한 남용으로 인하여 전류 유출(drain)이 심하게 일어나는 경우가 있다. 이러한 경우에 대비하여 전기저항을 이용한 PTC(positive thermal coefficient) 장치에 대한 제조기술을 확립하여 전지를 보호하고 수명을 최대로 향상시킬 수 있는 방안이 마련되어야 한다.

○ 국내관련 산업체에서 우수한 성능과 신뢰성을 갖춘 1차전지의 제조기술에 관한 국제경쟁력을 확보하고 해외시장을 개척하기 위해서는 Li/FeS2 전지에 대한 전극(즉, 양극과 음극) 재료와 전해질(즉, 유기용매의 혼합물)의 연구개발과 수요확대에 항상 도전적인 자세로 임해야 할 것이다.

저자: THE GILLETTE COMPANY
자료유형: 특허정보