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고체 전해질로서의 전개를 위한 탄산인회석 계통 이온전도체의 개발

전문가 제언: ○ 전해 콘덴서의 높은 전자전도성을 가진 고체를 사용하면 고주파수 임피던스가 낮은 이상적인 콘덴서를 제조할 수 있다. 대표적인 유기반도체인 테트라시아노퀴노디메탄염을 이용한 알루미늄 고체전해 콘덴서가 고주파용 전해콘덴서로 사용되고 있다. 또한 전도성 폴리머를 고체전해질로서 사용하는 방법으로는 유전체 표면에 미리 전도성 폴리머의 초박막을 형성해 두고 이것을 양극으로 하여 폴리피롤을 전해 중합하여 성장시키는 방법이 개발되어 있으며 수용액 중에서 전해 중합함으로써 대량생산에 적합한 공법이 개발되고 있다.

○ 전기자동차와 정치형 축전용도의 대형전지에 대한 수요가 급격히 늘어나고 있으며 기존의 유기전해질 대신 고체 전해질을 사용하는 전지에 대한 관심이 고조되고 있다. 고체전해질전지는 안전성과 내구성이 우수할 뿐만 아니라 대용량화를 시도하는 차세대 전지 중에서도 고체전해질의 존재가 부각되고 있다. 고체연료만으로도 전지로 가능하다는 인식이 확산되기 시작하고 있다.

○ 최근 일본에서는 고체전해질을 활용하는 이른바 ‘고체전해질전지‘가 대용량 차세대 전지로서 주목을 받기 시작하였다. 차세대 전지용도로 높은 에너지 밀도와 안전성 확보 및 내구성향상에 대한 기대감이 높아지고 있기 때문이다. 유기전해액을 활용한 기존의 리튬이온 이차전지는 충전과다나 내부합선 등의 이상이 발생하였을 때 전해액이 고온으로 되어 휘발성질에 의한 점화나 폭발 위험성이 있다.

○ 그러나 고체전해질을 사용하는 고체전해질 전지는 안전성을 크게 개선할 수 있고 이상적인 상태에서는 리튬의 확산속도(이온전도도)가 액체전해액보다 빠르기 때문에 이론적으로 고출력화가 가능하다고 할 수 있다. 미국 오크리지 국립연구소(ORNL) 소속의 연구진은 전기자동차의 충전 및 태양발전과 풍력발전과 같이 간헐적인 재생가능에너지를 저장하기 위한 배터리 개선에 관심을 두고 나노구조의 고체전해질을 최초로 개발하였으며 우리나라도 출연연구소와 대학을 중심으로 2012년부터 지경부의 지원으로 연료전지의 실용화가 진행 중이다.

저자: Yumi Tanaka
자료유형: 니즈학술정보