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리튬이온전지의 기본 원리와 특징

전문가 제언: ○ 에너지 산업의 패러다임이 자원을 보유하는 ‘화석연료의 시대’에서 에너지의 활용도를 극대화하는 ‘전지의 시대’로 바뀌고 있다. 차세대 2차전지로는 일본 NEDO는 리튬이온전지가 이론적으로 도달 가능한 최대 에너지 밀도를 능가하는 전지이며, 미국 에너지부는 현 수준 대비 에너지 밀도는 2배이며 원가는 70%인 전지로 정의했다. 즉, 차세대 전지의 개발을 위해서는 현재 기술의 혁신적인 개선이 필요하다.

○ 스마트폰에 대한 소비자의 가장 큰 불만은 ‘짧은 배터리 사용 시간’ 이며 전기자동차의 본격 확산을 가로막는 가장 큰 장벽은 ‘2차전지의 성능 한계’이다. 자동차용 리튬이온 2차전지의 급선무인 장수명화는 주행거리에 관련된 사이클 수명과 주차기간에 관련된 보존수명을 늘리는 일이다. 이들 전지의 수명 연장에는 전지를 구성하는 양쪽 전극재료, 전해액 등 재료에 관련된 부문과 방열과 냉각성능에 관계되는 전지의 형상 등 전지 자체의 문제와 사용조건을 고려해야 한다.

○ 2000년대 중반 이후의 공격적인 투자를 통해서 2차전지 세계 시장에 성공적으로 진입한 우리나라는 고효율 생산 전력 저장 시스템의 기술개발에 2020년까지 총 6조4000억원을 투입해 세계 시장 점유율 30%를 달성할 예정이다. 기술 후보군에는 리튬이온전지, 나트륨-황전지, 레독스 흐름전지 등이 포함된다.

○ 우리나라 2차전지 관련기업의 우위성은 공정 혁신을 통한 효율적 생산과 규모의 경제에 의한 원가 경쟁력이다. 특히 리튬이온전지를 제외하면 지속적인 성장을 가능하게 해주는 원천소재 기술이 취약하고 실증 사업에서도 가장 큰 수요가 예상되는 전력망용 에너지저장 시스템은 그 수준이 매우 열악한 실정이다. 어렵게 확보한 소형 전지 시장의 경쟁력을 발판으로 리튬, 코발트 대체 재료 개발 등의 소재기술 혁신과 생산성 혁신을 위한 공정기술 간의 균형 확보가 필요한 시점이다. 아울러 2차전지의 국제표준 및 관련 규제 동향 등 제도 행정적인 세계 추세도 예의 주시할 필요가 있다.

저자: Kuniaki Tatsumi
자료유형: 학술정보