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알기 쉬운 수소이야기

#21 배터리 개발의 현재

페이지 정보

2020.09.07 / 114

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안녕하세요. 수전해/수소연료전지 기반 발전 시스템을 개발하는

(주)케이워터크레프트입니다.

지난 시간에는 배터리 개발의 역사에 관하여 알아보았는데요.

오늘은 현재의 배터리 개발에 대하여 알아보겠습니다.

1. 배터리 개발의 현재

 

인류의 생활에 전자기기의 사용이 일상화되면서

배터리는 전기를 활용하는

가장 효과적인 장치가 되었습니다.

 

노트북과 스마트폰이 작고 얇아진 것은

용량은 크지만 작고 가벼운 리튬이온 전지로 바뀐 것이

가장 큰 요인입니다.

하지만 리튬이온 전지는 사용한 지 1년이 넘으면

효율이 급격히 떨어지고,

온도 변화가 심하면 쉽게 방전되며,

충격에도 약해서

갑작스런 압력에도 전지가 변형되면서

내부 온도가 상승해 폭발할 수 있는 단점을 가지고 있습니다.

 


 

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리튬이온 전지의 원리

출처. https://blog.lgcns.com

 

 

이런 단점을 개선하기 위하여

한국과학기술원(KAIST) 연구팀은

1분이면 130mAh/g의 용량을 완전히 충전하는

초고속 충전이 가능한

나트륨 기반 리튬이온 전지 음극 소재를 개발했습니다.

 

15분이면 지금 사용 중인 대부분의 스마트폰을 충전할 수 있고,

충·방전 1만 번을 진행해도 용량 손실이 없어

스마트폰을 하루에 두 번 충전해도

10년동안 무리 없이 사용할 수 있어

내구성도 뛰어납니다.

 

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황화구리 내 나트륨 충방전 횟수별 저장 용량

출처. https://news.kaist.ac.kr

또 미국의 24M이라는 벤처기업에서는

신소재를 액체 전해질에 섞은 고효율의 전극을 개발하여

같은 크기의 리튬이온 전지에 비해

15~25% 많은 용량을 가진 제품을 개발했습니다.

현재 ㎾당 200달러~250달러 수준인

리튬이온 전지의 시장 가격을 100달러까지 낮춰서

전기자동차가 내연기관차에 우위를 가질 수 있도록 했습니다.

 


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미국 매사추세츠 케임브리지 24M테크놀로지 본사에 위치한 배터리연구실 모습.

출처. https://www.mk.co.kr

많은 글로벌 기업들이 리튬전지를 대체할

차세대 전지 개발에 주력하고 있습니다.

 

차세대 전지 개발의 핵심은

저장 용량의 증대, 충전 수명 연장, 소형화, 그리고 안전입니다.

 

1988년 전지 강국이었던 캐나다의 Moli Energy가 만든

리튬 2차 전지를 장착한 휴대전화에서 화재가 발생한 이후,

세계의 배터리 시장은

일본의 전자회사들이 주도하게 되었습니다.

삼성전자의 휴대폰도 배터리에서 불이 나서 전량 폐기하는 일이 있었을 정도로

안전성이 중요하게 대두되고 있습니다.

 

지금 세계는 자동차 시장에서 내연기관이

전기나 수소전지를 사용하는 쪽으로

대변혁이 예고되고 있습니다.

전기차 배터리가 전기차의 핵심 부품으로서

안전과 직결되는 부품인 만큼 개발 역시 가속화되고 있습니다.

 

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전기차 보급률과 전기차 배터리 시장규모

출처. https://jmagazine.joins.com

글로벌 전기차 배터리 시장이

본격적으로 성장할 것이라는 전망에 따라

전기차 리튬이온 배터리를 구성하는 4대 소재인

양극재, 음극재, 전해액, 및 분리막과 같은 관련 부품과 소재도 주목받고 있습니다.

 

신사업으로 4대 소재를 육성해오던 국내 주요 그룹사들은

최근 투자와 인수합병, 증설을 통해

이들 소재 사업을 강화하고 있습니다.

 

주요 전지 제작 기업들은 기술 개발을 위한

글로벌 컨소시엄을 결성하고 있으며,

자동차 업계는 수소연료 전지에 주목하고 있습니다.

 

 

 

참고문헌.

[네이버 지식백과] 배터리 (죽기 전에 꼭 알아야 할 세상을 바꾼 발명품 1001, 2010. 1. 20., 잭 챌리너)

[네이버 지식백과] 전지 [cell] (화학백과)

https://ko.wikipedia.org

https://www.devicemart.co.kr

http://www.sdistory.net

https://blog.lgchem.com

https://web.archive.org

경남일보(http://www.gnnews.co.kr)

 

 

오늘은 배터리 개발의 현재에 대해 알아보았습니다.

 

다음 시간에는 배터리 개발의 전망에 대해 소개해드리겠습니다.

 

 

 

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