LiB(리튬이온전지)는 ESS(에너지저장장치) 용도를 중심으로 안전성을 향상시키는 개발이 본격화되고 있다.
ESS는 빠르게 성장하며 2026년 글로벌 시장이 2020년에 비해 7.4배 확대될 것으로 예상되고 있다. 다만, 2019년 국내에서 화재사고가 잇따라 발생하면서 안전성, 신뢰성에 대한 관심이 높아지고 있는 만큼 기술 개발이 급선무인 것으로 판단된다.
LiB 전해액으로 사용하는 가연성 유기용매는 법적으로 보관‧사용에 제약이 많기 때문에 ESS 보급 확산을 위해서는 전해액 대체가 요구되고 있다.
일본은 가연성 유기용매를 위험물 제4류 제2석유류로 분류해 100리터 이상일 때에는 소방법, 200리터 이상이면 화재예방조례 규제 대상으로 취급하고 있다.
1MWh 이상 대형 ESS는 병원으로부터 30미터 이상, 주택으로부터는 10미터 이상 떨어진 곳에 설치해야 하고 주변 3미터 반경에 공간을 확보해야만 한다.
일본기업들은 소방법에 따른 제약을 피할 수 있으면서 안전성을 향상시킨 LiB 개발에 주력하고 있다.
도시바(Toshiba)는 최근 수계 LiB를 개발했다고 밝혔다.
음극에 LTO(리튬티탄산화물)를 사용한 SCiB를 베이스로 전해액을 불연성 수용액으로 대체한 것으로, 음극 방향에서 물을 전기분해할 때 수소가스가 발생하는 것이 과제였으나 산화물계 고체 전해질을 분리막에 도입해 전지 작동에 성공했다.
전해액은 무기염을 녹여 수용액화한 것이기 때문에 응고점이 낮아져 섭씨 영하 30도 환경에서도 동작이 가능한 것으로 알려졌다.
엘리파워(Eliiy Power)도 차세대 전해액을 사용한 배터리 상용화를 준비하고 있다.
개발 초기에 전해액의 점도가 높아 고속으로 리튬 이온을 수송할 수 없다는 단점이 지적됐으나 독자적인 공법으로 극복했고 현재 주류를 이루고 있는 LiB와 동등한 사이클 수명을 확보했다.
기존의 LiB도 ESS에 사용하기 충분한 안전성을 확보하고 있으나 불연성 전해액을 사용하면 더욱 높은 수준으로 안전성을 극대화할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
소방법 때문에 설치가 어려웠던 곳에도 설치할 수 있게 되면 새로운 용도도 개척 가능해지고 안전성 확보를 위한 투자를 줄이는 대신 다른 분야에서 설비투자를 늘릴 수 있게 됨은 물론 정기점검 부담을 경감시키는 등 효과가 상당할 것으로 예상하고 있다. (K)