전고체 전지의 최신 기술개발

전문가 제언

○ 전고체 전지는 고온 누수와 저온 동결로 기능을 상실되는 것을 방지하기 위하여 유기용매 전해질을 사용하는바, 대형 용도에서는 안정성 대책이 필요하다. 본문에서는, 불연성 고체 전해질을 사용하여 전지의 수명을 늘리고, 높은 이온 전도도와 내환원성을 겸비한 산화물 고체 전해질과 황화물계 고체 전해질을 다루었다. 황화물계는 유연한 재료이며 고온소성이 불필요하다는 이점이 있으나 고전위 전극과 조합되었을 때는 출력 저하 결점을 완화하는 유기용매를 사용하였다. 향후 높은 이온전도성을 갖는 고체 전해질 개발과 전극 활물질 계면의 연구가 될 것이다.

 

○ 고체 연료전지는 황화물 계열의 고체 전해질은 10？3∼-10-5S㎝-1의 높은 이온 전도도를 보이지만, 대기 중에서 수분과 반응이 문제가 되고 있다. 산화물계 고체 전해질은 상대적으로 낮은 이온전도성(10？6S㎝-1)을 보이지만 대기 중에서 안정하여 제작 공정이 용이한 장점이 있다. 하지만 이온전도성을 높이기 위한 결정화 과정에서 형성되는 입계와 전극 물질의 계면에서 저항이 증가하는 단점이 있다. 또한 비정질계열의 고체 전해질은 조성에 따라 전도성이 변화할 수 있고 우수한 전극/전해질 계면 특성을 가지고 있지만 증착 공정을 사용해야 하기 때문에 응용범위가 박막전지로 제한된다. 따라서 이런 단점을 보완한 비정질 글라스 산화물 계열의 시스템을 구현하여야 하는 방향으로 연구되고 있다.

 

○ 미국에서 원통형 SOFC 연구개발이 진행되어 100㎾ 발전 시스템의 실증 시험단계이며, 일본은 평판형 SOFC 개발과 신뢰성 높은 원통형 SOFC 개발을 병행, 현재 용량 2∼3㎾의 SOFC 모듈을 개발하는 중이다. 유럽에서는 집적형 SOFC 개념을 이용한 연구 개발을 추진, 현재 1㎾ 급 스택의 성능 향상 및 제작 원가 절감을 목표로 개발하고 있다.

 

○ 한국 국내에서의 고체 산화물 연료전지 개발은 1994년 시작된 대체에너지 개발사업으로 여러 연구소 및 대학의 참여 하에 추진되었으며, 10년 전부터 개발을 시작했다. 현재 1㎾ 급의 평판형 스택을 제작 운전하는 수준에 이르렀다. 이러한 발전 추세로 보아 단기간 내 현재의 선진 기술 수준에 근접할 수 있을 것으로 전망된다.

 

저자

Takada Gazunori

자료유형

니즈학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2015

권(호)

63(3)

잡지명

工業材料

과학기술
표준분류

재료

페이지

24~28

분석자

강*호

분석물

• 전고체 전지의 최신 기술개발.pdf [475,923 byte]

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