화학저널

NSC, 아연전지용 분리막 용도 개척 … 카본아연하이브리드 개발도

일본 Nippon Shokubai(NSC)가 아연2차전지용 분리막 용도 개척에 박차를 가하고 있다.
충전할 때 아연에서 생성돼 성장하면서 쇼트 문제를 일으키는 덴드라이트(Dendrite)를 관통시키지 않도록 하기 위해 니켈아연전지 등 음극재에 아연을 사용하는 축전지 실현이 가능할 것으로 예상하고 있다.
실용화를 위해 샘플을 출하하고 있으며 아연 분리막을 사용하면 카본아연하이브리드전지도 개발할 수 있다고 판단하고 연구개발(R&D)을 적극화하고 있다.
최근 카본아연하이브리드전지를 공동으로 개발할 파트너를 물색하고 있으며 기술을 결집시켜 실용화에 속도를 낼 방침이다.
아연을 음극재로 사용한 배터리는 에너지밀도가 높고 전해액으로 물을 사용할 수 있기 때문에 안전성이 뛰어난 것으로 평가되고 있다.
또 아연 매장량이 풍부하기 때문에 저코스트화를 실현할 수 있으며 환경조화성도 갖추고 있어 차세대 배터리 소재로 주목받고 있다.
다만, 충전할 때 전기화학적 반응 때문에 아연에서 생성되는 바늘형 결정인 덴드라이트가 부직포, 종이 등으로 제조한 분리막을 찢고 양극에 닿아 쇼트를 일으키는 문제를 해결할 것이 요구되고 있다.
이에 따라 아연 음극은 충‧방전을 반복하는 2차전지로는 활용하지 못하고 있으며 한번 사용하고 폐기하는 1차전지 사용에만 머무르고 있다.
NSC는 아연2차전지 보급을 확대하기 위해 자동차용 분리막 연구개발에도 주력하고 있다.
개발제품인 아연2차전지용 분리막은 분말화한 광물과 유기고분자를 혼합시킨 후 시트화한 것으로 구조가 촘촘하고 높은 이온전도성을 보유하고 있으며 덴드라이트 관통을 막을 수 있는 것으로 알려졌다.
두께 100-150마이크로미터 분리막을 제조하는 것도 가능하며 내구성, 유연성까지 겸비하고 있다.
2020년 샘플 유상출하를 시작함으로써 사업화에 속도를 내는 방안을 검토하고 있으며 우선 니켈수소전지를 대체할 수 있는 니켈아연전지와 공기아연전지 등에서 채용을 기대하고 있다.
2019년에는 새로운 구조를 가진 배터리를 고안하기 위한 연구개발에 착수했다.
표면적이 큰 활성탄을 양극에, 아연을 음극에 사용한 카본아연하이브리드전지를 개발하고 있다. 양극 쪽은 물리전지, 음극 쪽은 화학전지 등 원리가 다른 전지를 융합시킨 것이 특징이다.
충‧방전 능력을 표시하는 C 레이트가 100 이상이며 구동할 수 있는 온도범위는 섭씨 영하 20도에서 영상 90도로 상당히 넓고 장수명인 점도 강점이다.
특성을 살릴 수 있는 분야로 태양광 발전의 전력 일시저장 용도와 풍력‧수력발전의 전력 평준화, 산업기구용 동력설비 용도를 주목하고 있다.
카본아연하이브리드전지는 공립스와도쿄이과대학의 와타나베 야스유키 교수 등이 2020년 시작하는 스마트 농업 실증실험에 사용하기로 결정했으며, 비닐하우스에 설치하는 광투과형 유기박막 태양전지로 발전한 전기를 모으는데 이용할 것으로 예상된다.
NSC는 에너지‧자원 관련 사업을 중점분야 가운데 하나로 설정하고 있으며 관련제품군을 통해 매출액 100억엔 달성을 목표로 하고 있다.
NSC는 아연2차전지용 분리막이 매출목표 달성에 기여할 것으로 판단하고 사업 추진에 박차를 가하고 있다.
NSC는 기저귀에 사용되는 SAP(Super Absorbent Polymer) 및 SAP의 원료로 투입되는 아크릴산(Acrylic Acid)의 메이저로 글로벌 시장을 장악하고 있으나 성장을 가속화하기 위해 2차전지 소재를 중심으로 신규사업을 적극 추진하고 있다. (K)