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리튬이온 이차전지용 합금음극의 전기화학적 성능

전문가 제언: ○ 리튬이온 이차전지에서 탄소계열 음극의 에너지밀도는 이론적 용량에 접근해 있어 이를 통한 용량 증가가 한계에 부딪히고 있다. 따라서 리튬이온 이차전지의 에너지밀도를 향상시키기 위해서는 실리콘이나 주석합금 등의 새로운 음극소재를 개발할 필요가 있다. 특히 전기자동차용 이차전지나 대용량 전력저장용 이차전지에 사용할 수 있는 활물질의 개발이 중요하다.

○ 우리나라는 녹색성장 산업의 일환으로 고효율 리튬이온 이차전지의 개발을 수행하고 있다. LG화학, 삼성SDI 및 SK에너지 등이 용량이 큰 전기자동차용 이차전지를 개발하기 위해 활발하게 활동하고 있다.

○ 그러나 소재 분야의 일본 의존도는 더욱 심화되고 있는 점이 문제이다. 특히 음극소재의 의존도는 심각한 수준에 있다. 차세대 합금음극의 개발에서 Panasonic, Mitsui Metal 등의 일본기업들은 이미 일부 양산체제를 구축하고 있어 이 분야에서도 일본에 대한 의존도가 높아질 가능성이 있어 우려되고 있다.

○ 일본 Tottori대학의 H. Sakaguchi 팀은 실리콘입자 표면에 Cu를 코팅하여 1,000사이클 동안에 우수한 사이클 특성을 보이는 음극을 개발하였다. 이는 초기 방전용량이 Ru을 코팅한 것보다 못하지만 값싼 소재이기 때문에 실용화될 것으로 기대되고 있다.

○ 일본의 Kanamura 등은 Sn으로는 나노입자라도 충분한 가역성을 실현하기 어렵기 때문에 Sn-Ni, Sn-Co, Sn-Cu 등의 합금음극을 개발하고 있다.

○ 이 보고서는 리튬이온 이차전지를 위한 실리콘 합금음극 등의 합금음극에 대한 최근 연구현황을 분석하고 합금음극의 실용화를 위해 필요한 비가역용량의 저감과 사이클 특성의 향상 등에 대한 기술개발현황을 심도 있게 소개하고 있어 국내의 관련 분야에서도 유익하게 참고할 수 있는 자료이다.

저자: Wei-Jun Zhang
자료유형: 학술정보