꿈의 전고체 배터리와 리튬이온배터리 차이

전고체 배터리는 오늘날 대부분의 배터리에 사용되는 기존의 액체 전해질 대신 고체 형태의 전해질을 사용하는 새로운 유형의 배터리 기술입니다. 고체 전해질은 이온을 전도하는 고체 물질로, 배터리의 양극과 음극 사이에 전기의 흐름을 가능하게 합니다.

리튬이온배터리의 전해질과 전고체 배터리의 차이점

리튬이온들이 전극을 원활하게 이동할 수 있게 이온 전도도가 높은 전해액을 사용하는데 액체 전해질 사용하게 될 때 배터리 내부의 안정성을 높이게 위해 음극과 양극의 직접적인 접촉을 막아주는 분리막이 필요합니다. 반대로 전고체 배터리를 고체 전해질이 분리막 역할을 하기 때문에 매우 안정적이기 때문에 에너지 밀도를 높이는 물질을 첨가해서 고밀도 배터리를 구현할 수 있습니다.

출처:LG에너지솔루션 배터리 인사이드

고체 전해질의 종류

황화물계, 폴리머, 산화물계 3가지 종류의 고체 전해질이 있습니다. 각 유형에는 고유한 장점과 단점이 있으며 개발자들은 여전히 ​​다양한 유형의 전해질을 사용하여 전고체 배터리의 성능을 최적화하기 위해 노력하고 있습니다. 예를 들어 황화물계 전해질은 리튬 이온 전도도가 높고 산화물계는 전기화학적 안정성이 우수하고 폴리머계는 기존 액체 전해질 기술과 유사해서 제조 비용 절감으로 이어질 수 있습니다.

전고체 배터리에는 많은 잠재적 이점이 있지만 널리 사용되기 전에 해결해야 할 몇 가지 문제가 여전히 있습니다. 주요 과제 중 하나는 현재 기존 배터리보다 훨씬 높은 높은 생산 비용입니다. 연구원들은 또한 전고체 배터리의 성능과 내구성을 개선하고 생산 비용을 낮출 수 있는 새로운 제조 방법을 개발하기 위해 노력하고 있습니다.

이러한 문제에도 불구하고 전고체 배터리는 소비자 가전에서 전기 자동차 및 재생 가능 에너지 저장에 이르기까지 다양한 응용 분야를 통해 배터리 산업을 혁신할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

참고로 우리나라 배터리 개발에 선두에 있는 LG 에너지 솔루션의 경우 전고체 배터리를 2026년까지, 황화물계 전고체 배터리는 2030년까지 상용화할 계획을 발표했습니다.

전고체 배터리의 실현가능성

전고체 전지는 아직 개발 초기 단계에 있습니다. 안전성 향상, 더 높은 에너지 밀도 및 더 빠른 충전 시간과 같은 기존 배터리에 비해 잠재적인 이점으로 인해 전고체 배터리에 대한 상당한 관심과 투자가 있기도 합니다.

전고체 배터리가 상용화되기 전에 해결해야 할 몇 가지 기술적 과제가 여전히 남아 있습니다. 여기에는 고체 전해질의 성능 최적화, 전해질과 전극 재료 간의 계면 개선, 생산 비용 절감, 배터리의 장기 안정성 보장 등입니다

고려해야 할 또 다른 요소는 리튬 이온 배터리와 같은 배터리 기술과 전고체 배터리와 같은 신기술과의 잠재적인 경쟁입니다. 이러한 기술에는 고유한 장단점이 있기 때문에 배터리 시장의 궁극적인 승자는 비용, 성능 및 확장성과 같은 요소에 따라 달라집니다.

전반적으로 전고체 배터리는 상당한 전망을 갖고 있지만 실용적이고 상업적으로 실행 가능한 기술로서의 타당성은 기술적 문제를 해결하고 다른 배터리 기술과 경쟁하기 위한 지속적인 연구 개발에 달려 있습니다.

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