전고체 배터리란 무엇일까?

리튬이온 배터리는 양극, 음극, 분리막, 전해질로 이루어져 있습니다. 현재 스마트폰, 전동공구, 전기자전거, 그리고 전기자동차 등에 사용되는 리튬이온 배터리는 액체 상태의 전해질을 사용하고 있습니다. 그에 반해 전고체 배터리는 전해질이 액체가 아니라 고체 상태인 배터리입니다.

 

[관련주 : 삼성SDI, 에코프로비엠, 엘티씨, 아바코, 이수화학, 테이팩스, 한농화성, 씨아이에스, 삼화콘덴서, EG, 미래컴퍼니]

 

 

 

 

[ 리튬이온 배터리(좌)와 전고체 배터리(우)의 구조 ]

 

 

리튬이온 배터리의 구조를 살펴보면 대부분 양극과 음극 사이에 분리막이 위치하고, 액체 상태의 전해질이 양극, 음극, 그리고 분리막과 함께 사용됩니다. 그러나 전고체 배터리는 액체 전해질 대신 고체 전해질이 사용되며, 이 고체 전해질이 분리막의 역할까지 대신하고 있습니다.

 

리튬이온 배터리를 사용함에 있어 가장 큰 우려는 안전성입니다. 액체 전해질을 사용하는 현재의 리튬이온 배터리는 온도 변화로 인한 팽창이나 외부 충격에 의한 누액 등 배터리 손상 시의 위험성이 있습니다. 이에 따라 안전성을 높이기 위한 부품이나 장치들이 필요합니다.

 

그에 반해 전고체 배터리는 구조적으로 단단하고 안정적입니다. 고체 전해질을 사용하기 때문에 전해질이 훼손되어도 형태를 유지할 수 있어 더욱 안전성을 높일 수 있습니다.

 

 

 

 

전고체 배터리를 개발해야 하는 이유

 

전고체 배터리가 필요한 이유는 무엇일까요? 그것은 전기차용 배터리의 용량을 높여야 하기 때문입니다.

 

많은 시장 조사 기관들은 앞으로 전기차가 내연기관차를 대체하여 자동차 산업의 주류로 성장할 것으로 예측하고 있습니다. 전기차가 확고한 대세가 되기 위해서는 현재의 내연기관차와 유사한 주행거리를 구현해야 하며, 이를 위해서는 핵심 부품인 전기차용 배터리 용량을 증가시키는 것이 매우 중요합니다.

 

배터리의 용량을 늘리는 방법은 두 가지가 있는데, 첫 번째는 배터리의 개수를 늘리는 것입니다. 그러나 이 경우 배터리 가격 상승과 공간 효율성 저해 등으로 인해 실현하기 어렵습니다.

 

 

 

전고체 배터리는 기존의 리튬이온 배터리에 비해 에너지 밀도가 더 높습니다. 이는 폭발이나 화재의 위험성이 줄어들어서 안전성과 관련된 부품들을 줄일 수 있고, 그 자리에 배터리의 용량을 늘릴 수 있는 활물질을 채웠기 때문입니다.

 

전고체 배터리를 사용하여 전기차 배터리 모듈이나 팩을 구성할 때, 부품 수가 감소하므로 부피당 에너지 밀도를 높일 수 있어서 용량을 증가시키는 데에 매우 적합합니다.

 

 

 

 

[리튬이온배터리(좌)에 비해 동일 용량에도 크기를 줄인 전고체 배터리(우)]

 

 

<출처>

 

 

삼성SDI 공식 사이트