화학뉴스

닛산자동차(Nissan Motor)가 자동차용 전고체전지 개발에 나섰다.
닛산자동차는 2022년 4월8일 종합연구소에 설치한 시험생산설비를 공개하고 국내외 대학과의 연계를 통해 산화물계 전고체전지 핵심기술을 개발하며 에너지밀도 리터당 1000Wh, 15분간 충전율 15-58%(섭씨 25도 환경) 등 고속충전성을 확보했다고 밝혔다.
전고체전지의 과제인 황화수소 가스 문제는 소재 설계와 셀 구조 연구를 통해 발생량을 억제하는 기술을 도출함으로써 해결했으며 생산기술 개발을 본격화해 2028년경에는 전기자동차(EV) 탑재가 가능할 것으로 기대하고 있다.
닛산자동차는 2021년 말 발표한 장기비전 Nissan Ambition 2030에서 전동자동차(xEV)를 중심으로 한 사업전략을 강조했으며 2022년 4월 전고체전지 기술 세미나를 통해 게임체인저가 될 수 있는 궁극적인 전고체전지를 개발하겠다고 선언했다.
이를 위해 2024년까지 요코하마(Yokohama) 공장에 전고체전지용 파일럿 생산라인을 설치하고 실제 자동차 탑재를 위한 기술 개발을 가속화할 계획이다.
현재는 대형 배터리 상용화를 목적으로 한 각종 핵심기술 개발 및 평가를 진행하고 있다.
높은 이온전도율이 특징인 황화물계 고체전해질을 선택함으로써 주행거리를 기존 배터리의 2배로 연장했고 충전시간은 3분의 1로 단축했으며 kWh당 75달러의 코스트 절감 효과를 확보할 수 있음을 확인했다.
핵심기술 개발 과정에서는 계산과학, 소재과학, 고도 해석 및 분석 등 다양한 영역의 선진연구기관과 연계하고 있으며 그동안 셀 저항 저감을 실현하는 고체전해질과 양극활물질을 접합한 피브릴상(섬유상) 바인더, 정밀 혼합 프로세스 등을 개발했다.
NASA(미국 항공우주국) 등이 보유하고 있는 세계 최고의 계산과학과 일본의 이론계산 노하우, 내재화된 현장 및 현물 검증을 조합해 연구개발(R&D) 기간을 기존 접근법의 20-50% 정도 단축하는데 성공했다.
최근 공개한 시험생산설비는 100mm 사이즈 3-5Ah급 적층 라미네이트 셀 제조가 가능하며 대형화‧양산화를 위해 충전율 대역이나 사용온도 범위 설정, 내구성 품질기능 균형 등을 검증할 예정이다.
실제 자동차 탑재를 위해서는 그동안 판매된 전기자동차로부터 얻은 약 96억km의 실제 주행 데이터와 액계 LiB(리튬이온전지)로 축적해온 기술 및 노하우를 활용한다.
2024년까지 설치하는 파일럿 생산라인에서는 자동차 탑재용 라미네이트형 LiB 다층화에 다른 셀 면압 관리기술 등을 응용한 생산 프로세스를 창출할 계획이다. (K)