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전기자동차(EV)의 항속 성능향상을 위한 in situ 해석기술

전문가 제언: 에너지 소비와 환경부하가 낮은 전기자동차(EV), 플러그 인 하이브리드 자동차(PHV) 등의 차세대 클린에너지 자동차의 개발, 보급에 있어서는 축전지혁신이 커다란 역할을 담당한다. 가솔린 자동차 정도의 주행성능(특히 항속거리)을 가지는 본격적인 전기자동차를 실현하기 위해서는 종래의 축전지 에너지 밀도를 비약적으로 향상시킬 필요가 있다.

2007년도 일본의 경제산업성 로드맵에서는, 2030년의 본격적 전기자동차 보급을 위해서, 2007년도 현재의 리튬이온 2차 전지 에너지 밀도에 있어서 7배의 축전지 개발을 목표로 하고 있다. 리튬이온 2차 전지를 능가하는 각종 형태의 혁신형 축전지가 개발되어 있지만, 이 반응은 현상론적으로 취급되고 있을지라도 반응메커니즘으로부터는 해명되지 않았다.

종래의 경험적인 축전지 개발방법으로 혁신형의 축전지 개발을 수행하기 위해서는 전지내부에 있어서 반응 현상을 적절한 해석방법에 의하여 정확히 이해하고, 그의 지식에 기인하여 설계 개발을 수행하는 것이 중요하다. 따라서 축전지 내부현상의 미지부분을 철저하게 해명 가시화 수치화 하고, 그 지식을 기본으로 혁신형 축전지의 개발을 목표로 하여 혁신형 축전지 첨단과학 기초연구사업(통칭 RISING 프로젝트)이 2009년도부터 추진되고 있다.

축전지 중에서는 음극(Anode)에서 산화반응이, 양극(Cathode)에서 환원반응이 일어나고 있으며, 반응이 진행할 때의 전극이나 전해질의 상태는 축전지 반응을 정지시킨 상태와는 다르다. 축전지는 액체에의 젖음이나 외계(물, 공기)와의 반응을 피하기 위해서 밀봉되어 있으며 내부의 가시화는 어렵다. 따라서 해체(ex situ 해석이 많이 이용되고 있지만, ex site 해석평균 구조해석에서는 전지내부에서 반응이 진행할 때의 불균일 거동 및 비평형 반응을, 전지의 살아 있는 공간적 시간적인 차이로서 취급할 수 없기 때문에, 전지작동 중에 있어서 적절한 in situ 해석방법의 확립이 필요하다.

저자: Uchimoto Yoshiharu
자료유형: 연구단신