전고체 배터리

액체 전해질 / 전고체 배터리

출처 : https://youtu.be/aO_GoxIwUF8?si=RhNti2bRmDeLryL7

배터리 4대 소재

① 양극

② 음극

③ 분리막

④ 전해질

 

전고체는 기존 액체 상태의 전해질이 고체로 바뀐 배터리

 

전기차 배터리의 용량이 늘어나야 하는 이유

1. 주행 가능 거리

전기차 주행 거리 늘리는 방법 = 배터리 용량 확대

현재 운행중인 전기차 주행거리는 내연기관차의 600~700km를 따라가기 약간 힘든 상태

 

2. 자율 주행

자율주행으로 갈 경우 차량 내 데이터 사용 급증 → 전기차용 배터리 용량 증대 필수

 

* 자율 주행이 전기차 기반으로 될 수 밖에 없는 이유

: 내연기관차보다 에너지 효율성이 좋고, 들어가는 부품이 적어 공간효율성이 높아서 자율주행에 적합

 

 

전기차 배터리 용량 높이는 방법

① 배터리 개수 늘리기

→ 전기차용 배터리 원가는 올라가고, 공간은 부족

 

② 에너지 밀도 높이기

→ 전고체 배터리는 기존 배터리보다 에너지 밀도가 2배 높다.

왜냐하면, 폭발 위험성이 사라져 그와 관련된 부품이 사라지고, 그 자리에 활물질이 더 채워지기 때문이다.

 

 

리튬 배터리 액체 전해질은 온도 변화에 따라 배터리의 팽창을 유발해 외부 충격에 의해 폭발 사고 발생이 가능하다.

고체 전해질은 온도 변화에 따른 증발이나 외부 충격에 따른 누액 위험이 없다.

 

 

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전고체 배터리의 장점

 

발화, 폭발 등의 위험으로부터 안정성 개선

→ 전고체 배터리 상용화 되면, 안정성 문제로 상용화 어려웠던 실리콘, 리튬메탈 등의 음극재도 사용 용이해진다.

(전고체 배터리는 분리막, 안전장치 등이 생략되어 비용절감 요인이 있다)

 

 

전고체 배터리의 단점

 

액체상태의 전해액은 화재의 위험이 있지만, 이온전도성이 높다는 장점이 있다.

양극재와 음극재, 고체상태인 전해질이 접촉을 하기 때문에 고체 물질 간의 계면 저항이 발생하게 된다.

또한 고체 전해질은 이온전도성이 떨어진다.

+ 리튬이온배터리와 비교해 가격이 비싸다(약 7배 가격이 높다)

 

 

 

고체전해질의 종류

- 황하물계

- 산화물계

- 폴리머 계열 

…

황하물 - 가압시 변형하는 특성 O → 상대적으로 계면 저항 줄이는 데 유리, 전해액 수준의 이온전도도 구현 가능

 

 

고체전해질의 핵심 원료
황하리튬, 황하인, 염화리튬

이 중 황하리튬의 가격이 가장 높음 ☞ 황하리튬의 대량 양산을 통한 가격 양산이 매우 중요

 

 

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전고체 배터리가 뭐길래?｜팩트리｜박철완 서정대 스마트자동차학과 교수

 

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