화학뉴스

도시바(Toshiba)가 산화물계 음극을 통해 LiB(리튬이온2차전지) 차별화에 박차를 가하고 있다.
경쟁기업들의 고전위 및 고에너지밀도 노선과 차이를 두고 전위가 낮지만 충방전성, 안전성을 갖추었다는 점을 강조하고 있으며 기존의 LTO(리튬티타늄)에 비해 에너지밀도가 2배 높은 티탄나이오븀 산화물 음극재를 개발하는데 성공한 것으로 알려졌다.
캐퍼시터 대체에 용이한 출력특성을 갖춘 산화텅스턴 음극도 함께 개발하고 있다.
친환경 자동차 뿐만 아니라 건설기계, 무정전전원장치(UPS) 등의 용도에도 투입이 가능할 것으로 기대하고 있다.
도시바는 양극전위가 2.5볼트 이하인 LTO 음극 LiB 브랜드 SCiB가 하이브리드자동차(HV), 축전장치 용도 등에서 호조를 나타냄에 따라 가시와자키(Kashiwazaki) 공장에서 높은 가동체제를 유지하고 있다.
LTO만의 불연성을 살려 트럭, 버스에 시간당 20-29.7볼트/67A, 연속 최대전류 300A, 무게 28kg의 대형제품도 공급하고 있다.
LTO의 차세대제품에 해당하는 티탄나이오븀 산화물 음극재는 2019년 상업화할 예정이다.
LTO에 비해 양극과 음극의 전위차를 수십밀리볼트 줄였으나 더 빠르게 충전이 가능하고 에너지밀도가 약 2배 높은 것이 특징이다.
Toshiba Materials은 LiB보다 캐퍼시터에 가까운 특성을 보유한 소재도 개발하고 있다.
전위는 2.5볼트이지만 단시간에 대전류를 방전할 수 있는 산화텅스턴으로 원래 소취제에 사용하던 입경 60나노미터 산화텅스턴을 수나노미터 수준으로 세밀화해 제조했다.
도시바는 산화티탄의 약 30배에 달하는 가스분해기능을 보유한 광촉매 소취제로 상업화했으나 노하우를 살려 전극에도 사용할 수 있도록 할 예정이다.
산화텅스턴은 산소 결손제어를 통해 전자도전성과 리튬이온확산성을 높이고 내부저항을 억제해 충방전성을 개선한 것으로 파악되고 있다.
영하 40도 환경에서는 캐퍼시터 수준의 방전성을 나타내기 때문에 자동차 에너지 회생, 캐퍼시터 대체 수요를 노릴 계획이다.
EDLC(전기2중층캐퍼시터)에 비해 파워밀도가 2배 높아 소형화도 가능한 것으로 평가되고 있다.
해당 산화물 소재 기술을 고체전지 개발에도 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있다. (K)