[김영근의 과학 칼럼] 리튬이온에 이은 새로운 시대의 서막 : 전고체 배터리

오늘 뉴스에서 현대차 그룹의 코나라는 전기차에서 화재가 일어났다는 소식을 봤다. 여러 건으로 반복된 문제이기에 사람들의 추측으로는 배터리에 문제가 있기에 리콜이 들어갈 것으로 보인다고 한다. 가까운 미래엔 도로에 다니는 차들이 모두 전기차로 바뀔 수 있다는 말을 보았는데 그렇다면 어떤 배터리가 개발되어야 전기차가 상용화되는 것일까?

 

 

1. 리튬이온 배터리

 

 

지금 현실에서 제일 많이 쓰이고 있는 배터리는 과학 시간에도 배우는 리튬이온 배터리이다. 핸드폰, 보조배터리부터 전기자동차까지 아직 우리는리튬이온 배터리를 사용 중이다. 리튬이온 배터리는 전해질에 있는 리튬이온이 음극활물질에서 양극활물질로 저장되면서 에너지를 발생시키는 원리인데 이때 전해질이 리튬이온이 양극과 음극 사이를 이동하는 매개체 역할을 한다. 하지만 큰 단점이 있는데, 전해질이 액체이기에 외부 온도가 낮으면 얼 수도 있고 높으면 가스로 기화되어 팽창할 수도 있는 것이다. 즉, 만약 양극과 음극이 만나는 것을 막는 분리막이 제 역할을 못 한다면 최악의 경우 폭발까지 할 수 있다. 보통 핸드폰이나 보조배터리를 오래 쓰다 보면 배터리 부분이 부풀어 오른 적이 있을 텐데 그게 바로 이런 리튬이온 배터리의 특징으로 발생한 일이었다. 1

 

 

2. 전고체 배터리

 

 

리튬이온 배터리의 단점을 보완하기 위해 사람들이 생각한 것이 바로 현재 연구 중인 전고체 배터리다. 이는 배터리의 양극과 음극 사이의 전해질을 액체가 아닌 고체로 하는 배터리를 말한다. 전해질이 고체라면 전고체 배터리는 온도와 팽창, 폭발의 위험에서 벗어날 수 있으며 심지어 저온과 고온에서 전도 성능이 높아질 수도 있다. 또 다른 장점으로는 전해질이 고체이기에 분리막이 따로 필요하지 않아 배터리의 크기 및 형태에 제한이 없어질 수 있다. 결국 고체 전해질로 크기가 작고 폭발 위험도 없으며 용량도 높은 전고체 배터리를 만들 수 있는 것이다.  하지만 아직 전고체 배터리는 상용화되기 전이다. 장점만 있는 것 같은 전고체 배터리를 만들기 위해서는 전극과 고체 전해질 간의 저항이 높다는 점, 밀착성, 고체 전해질을 만들기 위한 소재의 비싼 가격 등의 아직 해결되지 않은 문제들이 남아있다.2 

 

현재 전고체 배터리의 시대로 넘어가는 단계인데 우리나라에서 이와 같은 단점들의 해결법을 발견한다면 새로운 시대의 문을 함께 열고 더 발전할 수 있을 것이다.이에 대해 전문가들은 2025년 이 후부 터쯤 전고체 배터리가 상용화될 것으로 보고 있다. 곧 전고체 배터리로 인해 발명된 다양한 모습의 전자제품들 및 자동차 등이 기대되는 바이다.

 

 

참고 및 인용자료 출처

1.참고 : https://m.post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=28662607&memberNo=4770981&vType=VERTICAL
2.참고 : https://m.post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=28662607&memberNo=4770981&vType=VERTICAL

 

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