요약:계면은 배터리의 성능과 수명을 유지하는데 매우 중요한 영역이지만 그 특성과 형성의 비밀이 충분히 밝혀지지 않은 미지의 영역이라 제어하기가 쉽지 않다. 그러다 보니 현재 배터리 설계와 생산은 주로 재료와 그를 다루는 공정에 주로 치우쳐져 있다. 유럽은 Battery 2030+을 통해 초고성능 배터리를 개발한다는 목표하에 재료개발과 더불어 계면연구의 중요성을 부각시키고 있다. 그들이 계획한대로 AI기술을 사용해 재료와 계면의 특성을 파악하고 정확히 예측하는 시스템을 완성하게 된다면 배터리의 설계를 위해 투자하는 시간과 비용을 대폭 줄일 수 있을 것이다. 이렇게 완성된 시스템은 배터리의 설계와 생산에만 사용되는 게 아니라 사용중인 배터리가 수명열화나 안전성의 위험이 발생하지 않도록 하는데도 유용하게 사용..

요약: 미래 배터리 산업의 주도권은 경쟁자들보다 더 뛰어난 재료를 더 빠른 속도로 찾아 적용하는 쪽이 갖게 될 것이다. 지금까지 후발 주자였던 유럽은 배터리 산업의 주도권을 갖기 위해 인공지능을 활용한 효율성 높은 새로운 배터리 개발 플랫폼의 구축으로 주도권을 쟁탈하려고 하고 있다. 이것이 완성되는 동안 중국이 이에 대처하지 못하고 기존의 개발 방법을 고수한다면 순식간에 배터리 산업의 주도권은 유럽으로 넘어갈 수 있다.중국은 유럽이 갖지 못한 개발과 생산에서의 방대한 경험과 데이터를 가지고 있다. 유럽이 세운 개발플랫폼의 개념에 더해 실제 개발과 생산에서의 방대한 경험을 결합한 효율성 높은 개발 플랫품을 정부 주도하에 개발한다면 미래에도 중국이 배터리 산업의 주도권을 계속 유지할 수 있을 것이다.재료 가..

요약: 전고체 배터리의 양산 시기에 대해서는 대부분 5~7년 후 양산이 시작되고 본격적으로 제품에 사용되는 시기는 2030년이라고 보고 있지만 이미 전고체 전지를 양산하고 있는 회사가 있다.많이 알려져 있지 않지만 프랑스의 블루 솔루션은 10년전인 2012년부터 고분자 고체전해질을 사용한 전고체 전지를 양산해왔다. 현재는 60~80도에서 작동해야하는 한계 때문에 버스나 카쉐어링 프로그램용이나 ESS용으로 사용이 한정되어 있지만 블루솔루션의 계획대로 상온에서 작동가능한 제품이 개발되어 일반 승용차에 탑재되게 되면 향후 배터리 시장에서 블루솔루션은 높은 경쟁력을 가지게 될 것이다. 전고체 배터리의 양산 시기에 대해서는 다양한 예측이 나오고 있지만 대부분 5~7년 후 양산이 시작되고 본격적으로 제품에 사용되는..

유기 고체 전해질의 종류유기 고체 전해질의 소재로는 고분자가 사용된다. 고분자 고체 전해질은 아래 그림과 같이 리튬염(LiClO4, LiBrF4, LiPF6, LiNSO3CF3, LiN(SO2CF3)2이 PEO, PCL, PEC, PPC, PEEC 등과 같은 고분자 매트릭스 내에서 해리되어 리튬이온 전도가 이루어진다아래 그림은 다양한 고분자 전해질에 사용되는 고분자 매트릭스의 물성을 나타낸 것이다.PEO 고체 전해질의 경우 아래 그림 왼쪽과 같이 Li이온과 PEO의 배위 결합 (coordination)에 의해 고분자 전해질이 형성되고 이렇게 형성된 고분자 전해질내에서 분절 (segement) 운동에 의해 Li+이 이동하는 것으로  밝혀졌다. 상온에서의 이온전도도는 10-7~10-5S/cm 수준으로 낮은 ..

Edisonian approach전통적으로 전지를 개발하는 과정은 Edisonian approach라고 불리는 Trial and error방법을 사용하여왔다. 먼저 적합한 재료를 찾기 위해 다양한 배터리 재료업체들로부터 재료를 받아 DOE를 실시하여 적합한 재료군을 선별하고 선별된 재료들로 극판의 조성과 전류밀도, 압축 밀도, 전해액의 조성, 젤리롤의 구조등의 다양한 변수를 조절하여 DOE를 실시한다. 이러한 방법은 재료 선정부터 극판 설계까지 수많은 DOE로 셀을 제조하고 평가하는데 많은 비용과 시간이 소요된다.보통 기술수준이 높은 배터리 회사의 경우 다양한 재료로 셀을 개발해오며 쌓아 온 데이터 베이스와 설계 및 공정 경험이 있지만 배터리를 개발하여 양산하는 데는 최소 1년 이상이 걸린다. 만일 새로..

전해질의 종류 및 분류1991년 SONY가 리튬이온 전지를 상용화한 이래 Carbonate계열의 유기용매(EC, PC, EMC, DEC, DMC...)와 리튬염을 사용하는 액체 전해액 시스템은 30년이 지난 현재까지 리튬이온 전지의 전해액으로 사용되고 있다. 그러나 액체 전해액은 가연성, 부식성, 열적 불안정성, 고전압에 취약한 문제를 가지고 있기 때문에 이것의 해결책으로 전고체 전해질의 연구와 상용화가 활발하게 진행되고 있다. 전해액 시스템을 분류하면 아래와 같이 크게 액체 (Liquid), 반고체(Half solid state), 전고체(All solid state)로 나눌 수 있다.반고체 시스템은 전고체 기술의 실현이 쉽지 않아 액체 전해질과 전고체 전해질의 절충안으로 오랫동안 연구되어 왔다. 최근..