화학뉴스

일본이 반고체전지 양산에 나섰다.
야마가타(Yamagata) 대학이 설립한 스타트업으로 배터리 개발을 추진하고 있는 BIH가 2023년까지 반고체전지를 상용화하겠다는 목표를 밝혀 주목된다.
반고체전지는 기존 LiB(리튬이온전지)에 사용되는 액체 전해질을 겔화한 것으로 높은 안전성을 갖추었으며 충전기능을 갖춘 스마트폰 케이스 용도에 투입 가능할 것으로 기대되고 있다.
앞으로 웨어러블(Wearable), 파워툴 적용을 진행하고 늦어도 2027년에는 전기자동차(EV) 탑재가 가능하도록 배터리 대형화를 추진할 계획이다.
야마가타대학과 공유하고 있는 LiB 관련 노하우를 활용해 수요기업의 니즈를 충족시킬 수 있는 배터리 성능을 실현하는 것을 목표로 하고 있다.
BIH는 2019년 10월 설립됐으며 야마가타대학 차세대 배터리 연구실과 공동 연구를 통해 양극재, 음극재, 전해액 조합 노하우를 공유하며 배터리 및 배터리 소재 생산기업에게 다양한 처방을 제안하고 있다.
차세대 배터리 개발 분야에서는 2023년 출시를 목표로 반고체전지에 주목하고 있으며 개발제품 전해질로 오사카소다(Osaka Soda)의 특수 폴리에스터(Polyester)를 사용한 것으로 알려졌다.
반고체전지는 겔형 전해질이 높은 유연성과 신축성 뿐만 아니라 액체 전해질과 동등한 리튬이온 전도성까지 갖춘 것이 특징이며 두께를 1mm 이하로 설계할 수 있고 구부리는 것도 가능한 것으로 파악되고 있다.
또 전해질 분해 가스를 억제하는 효과가 있어 기존 LiB보다 수명이 길며 다양한 특성을 살려 2023년 최초 상용화 후에는 스마트폰 케이스용으로 양산할 계획이다.
LiB에 사용되는 저점도 액체 전해질은 누액이나 발화가 과제로 지적되는 반면, BIH가 사용하는 겔형 전해질은 누액‧발화를 해결할 수 있어 다양한 용도에서 사용이 기대되고 있다.
야마가타대학 차세대 배터리 연구실 연구를 통해서는 겔형 전해질을 다양한 소재와 조합할 수 있음이 확인된 바 있다.
양극재는 삼원계나 인산철리튬(LFP), 음극은 천연흑연 혹은 실리콘(Silicone) 함유제품 중에 선택할 수 있고 분리막 투입 여부까지 결정 가능한 것으로 알려졌다.
앞으로는 겔형 전해질을 중심으로 다양한 소재와 조합을 실험하고 수요기업의 니즈를 충족시킬 수 있는 반고체전지를 완성해 제안할 계획이다.
웨어러블, 드론(무인항공기), 전기자동차 용도로 투입이 가능하도록 배터리 대형화를 추진하며, 특히 전기자동차용은 2027-2030년 탑재가 가능하도록 개발할 방침이다.
반고체전지는 기존 LiB 생산라인에서 생산이 가능하기 때문에 전기자동차용으로 대형화할 때에는 배터리 생산기업에게 기술을 이관하는 방식을 검토하고 있다.
현재는 배터리 크기가 작고 전압 5V급 스피넬 망간계 양극재를 사용해 양호한 결과를 얻은 상태이나 고용량화를 위해 금속리튬음극을 적용하는 등 다양한 실험을 진행할 계획이다. (K)