초록
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1.분석자 서문
최근 > 10 mS/cm 수준의 고체 리튬이온전도체가 개발됨으로써 전고체전지가 기존 액체를 이용하는 리튬이온전지와 동등 이상 수준의 출력과 에너지밀도를 구현할 수 있을 것이라는 기대가 높다. 본 논문은 전고체전지의 활물질/고체전해질 (SE) 의 계면에서 발생할 수 있는 고장모드 (failure mode) 를 설명하고, 고에너지밀도 구현을 위해 Li금속음극을 적용함으로써 발생할 수 있는 예상 문제점 및 해결 방안을 제시한다. 또한 전고체전지 개발에 필요한 소재부터 공정에 걸친 주요 과제에 대해 정리하
1.분석자 서문
최근 > 10 mS/cm 수준의 고체 리튬이온전도체가 개발됨으로써 전고체전지가 기존 액체를 이용하는 리튬이온전지와 동등 이상 수준의 출력과 에너지밀도를 구현할 수 있을 것이라는 기대가 높다. 본 논문은 전고체전지의 활물질/고체전해질 (SE) 의 계면에서 발생할 수 있는 고장모드 (failure mode) 를 설명하고, 고에너지밀도 구현을 위해 Li금속음극을 적용함으로써 발생할 수 있는 예상 문제점 및 해결 방안을 제시한다. 또한 전고체전지 개발에 필요한 소재부터 공정에 걸친 주요 과제에 대해 정리하고, 앞으로의 개발 방향에 대해 제시하고 있다. 본 분석은 전고체전지 개발에서의 난제 및 그간의 연구성과에 대해 정리하여 독자의 이해를 돕고자 한다.1
2. 목차
1.개요
1.1. 고체전해질 (SE) 의 기계적 성질
1.2. 소재 제조
1.3. 고체전해질 계면
1.4. 풀셀 (full cells) 의 개발
1.5. 초기 상용화의 리스크
1.6. 결론
2. 분석자 결론
최근 전고체전지는 높은 안전성을 장점으로 차세대 이차전지로 많은 관심을 받고 있다. 본문에서 언급했듯이, 높은 안전성을 기반으로 기존 리튬이온전지 대비 배터리팩 구조를 간소화할 수 있는 장점이 있다. 즉, 냉각 시스템, 안전장치 등을 제거하여 팩 단위에서의 에너지밀도의 증가가 기대된다. 현재 전고체전지의 개발을 주도하고 있는 일본의 도요타자동차에서는 기존 리튬이온전지 대비 2 ~ 3배 수준의 부피당 에너지밀도의 개선 효과가 있을 것으로 내다보고 있다.
전고체전지를 상용화하기 위해서는 본문에서 언급했듯이 다양한 문제를 해결해야 한다. 액체전해질을 이용하는 기존 리튬이온전지와는 다르게 전해질의 이온전도도의 개선뿐만 아니라 활물질/SE 간의 접촉면적을 최대화하는 것이 핵심기술이지만, 이에 대한 이해가 많이 부족한 실정이다.
또한 본 리뷰에는 언급되지 않았지만, 효율적인 분리막 (고체전해질층) 삽입 방안, 고압력 인가 방안 및 그에 따르는 전지 신뢰도 개선 방안 등 기존 리튬이온전지에는 없었던 전고체전지만을 위한 기술개발도 절실하다.
본 리뷰는 전고체전지의 장점 및 해결 과제에 대해 전고체전지 뿐만 아니라 리튬이온전지 기반으로도 잘 설명하고, 전고체전지가 앞으로 나아가야 할 방향에 대해서도 잘 기술하고 있어 전고체전지 개발에 중요한 지침서가 되리라 생각한다.
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※ 이 자료의 분석은 현대자동차 연구개발본부의 권오민님께서 수고해주셨습니다.
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