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유기 2차전지의 현황과 과제

전문가 제언: ○ 모바일 기기의 보급이 확대되면서 리튬이온 2차전지의 사용량도 급격히 증가하고 있다. 그러나 모바일 기기를 사용할 때 가장 불편한 점이 배터리를 한번 충전하여 사용하는 시간이 짧고, 충전 시간이 많이 걸린다는 점이다. 최근에 관심이 집중되고 있는 전력 및 자동차용으로 확대 적용하기 위해서는 2차전지의 성능을 획기적으로 개선해야 한다.

○ 2차전지의 핵심 소재는 양극재, 음극재, 분리막, 전해질이다. 즉 2차전지의 성능을 개선시키기 위해서는 이들 핵심소재의 성능을 개선한다는 의미이고, 소재의 성능은 새로운 재료 또는 물질의 개발에 의해서 이루어진다. 따라서 세계 각국의 많은 연구자들은 전지의 성능을 향상시킬 수 있는 새로운 재료를 찾기 위한 노력을 아끼지 않고 있다.

○ 이러한 연구활동의 결과에 의해서 2차전지의 양극 활물질, 음극 활물질을 개선하여 2차전지의 실효에너지밀도를 향상시키고 있다. 이와 같은 방법에 의해서 새로 탄생한 2차전지가 본 문헌에 소개된 바와 같이 리튬-공기 2차전지, 리튬-황 2차전지, 등이다. 그러나 리튬이온 2차전지는 최근에 기술적 한계에 봉착했다는 인식이 높아지고 있다.

○ 본 문헌은 이러한 기술적 한계를 극복하기 위한 수단으로 유기 2차전지를 제안하고 있다. 이것은 이미 개발되어 있는 수많은 폴리머 물질을 이용한 것이다. 내용 중에 소개된 triquinoxalinylene을 정극 활물질로 이용한 특허는 WO 2012043728 A1 또는 US 20130216909에서 상세히 확인할 수 있다. 이 특허는 일본 무라타제작소에서 출원한 것이다. 본 문헌과 함께 출원되어 있는 특허자료를 참고하면 검토된 폴리머 재료와 유기 2차전지의 성능을 파악하는 데 큰 도움이 될 것으로 본다.

○ 일반적으로 유기화합물은 휘유금속에 비해서 값싸게 만들 수 있다. 앞으로 유기 2차전지가 실용화된다면 배터리의 제조비용을 떨어뜨리는 효과도 기대된다. 우리나라도 리튬이온 2차전지 최대 생산국 중에 하나이다. 앞으로 중국의 추격을 벗어나기 위해서 배터리에 대한 획기적인 새로운 기술이 절실하다.

저자: Toyonari Sugimoto
자료유형: 니즈학술정보