화학뉴스

소프트뱅크(Softbank)가 차세대 배터리 관련 신기술 3종을 개발했다.
소프트뱅크는 2021년 6월 소프트뱅크 차세대 배터리 랩을 개설하고 질량에너지밀도(Wh/kg)가 높으면서 가볍고 용량이 큰 차세대 배터리 개발을 추진해왔다.
최근에는 스미토모케미칼(SCC: Sumitomo Chemical), 도쿄(Tokyo)공업대학과 공동으로 추진해온 고질량에너지밀도 확보를 위한 전고체전지용 양극재 개발에 성공함으로써 세계적으로 아직 개발된 사례가 적은 리튬과잉계 양극재 실용화를 위한 첫걸음을 내디뎠다는 평을 받고 있다.
이밖에도 고질량에너지밀도가 요구되는 IoT(사물인터넷) 기기 등 기존 기기나 차세대 통신 시스템에서 활용될 차세대 배터리 개발을 가속화하고 있다.
소프트뱅크와 스미토모케미칼, 도쿄공업대학은 전해질에 안정성이 높고 액체전해질에 필적하는 이온전도성을 가진 Li10GePS12계 고체전해질을 투입하고 양극재로 고용량 리튬 과잉계 양극활물질을 채용한 양극재를 개발함으로써 높은 안정성과 고용량화를 모두 확보했다.
3사가 개발한 양극활물질은 250mAh/g 이상의 고용량 사양이며 기존 고용량 타입 양극재 소재인 니켈산리튬(NCA)나 3원계 양극 소재 NCM(니켈‧코발트‧망간) 등의 220mAh/g도 크게 상회하고 있다.
앞으로 HAPS(성층권 통신 플랫폼) 등 극한 환경에도 대응할 수 있는 배터리로서 활용을 기대하고 있다.
소프트뱅크는 게이오(Keio)대학과도 공동 연구개발(R&D)을 추진하고 있으며 MI(Materials Informatics)를 활용해 유기 양극재 성능 모델을 개발하는데 성공했다.
만약 현재의 LiB(리튬이온전지) 양극에 다수 포함된 희토류를 경원소만으로 구성된 유기소재로 전환할 수 있다면 질량에너지밀도를 향상시킴으로써 경량화와 코스트 감축 효과를 얻게 될 것으로 기대되고 있다.
공동 연구에서는 MI와 화학적 고찰을 병용해 중요도가 높은 기술자를 도출하는 방법을 통해 50개밖에 존재하지 않는 문헌 데이터에서 뛰어난 외삽정도를 가진 성능 예측모델을 구축했고 예측모델을 통해 1000Wh/kg 이상으로 예측되는 양극 소재 후보용 화합물을 여러 종류 발견했다.
소프트뱅크는 미국 스타트업인 엔파워그린테크(Enpower Greentech)와도 질량에너지밀도 520Wh/kg셀 리튬금속전지 개발에 나서 시험제작 및 실증에 성공한 것으로 알려졌다.
2021년 3월 양사가 공동으로 발표한 450Wh/kg급 리튬금속전지를 진화시킨 것으로 질량에너지밀도와 사이클 수명 100사이클 이상을 동시에 달성한 세계 최초의 배터리여서 주목되고 있다.
리튬금속의 계면 억제기술과 전해액 기술을 활용해 배터리 설계상 비활물질 사용비중을 낮추었고 2차전지로서 갖추어야 할 충‧방전 안정성을 유지하는 것은 물론 질량에너지밀도 한계를 큰 폭으로 넘어선 것으로 알려졌다.
소프트뱅크는 공동 연구를 통해 확보한 기술을 각각 특허 출원한 상태이며 앞으로도 차세대 배터리 랩을 활용해 공동 연구를 지속적으로 추진할 계획이다.
각종 셀 대형화, 용량‧사이클 수 향상 등에 도전함으로써 차세대 배터리의 실용화에 박차를 가하고 있다.