헬로티 이동재 기자 | 리튬이온 배터리는 이미 소형 가전, IT 기기부터 전기차까지 다양한 분야에서 널리 활용되고 있다. 현재는 더 빨리 충전되고 더 오래가며, 무게가 가볍고 높은 출력 밀도를 갖는 차세대 배터리의 수요가 급증하고 있다. 미래 에너지 소재는 향상된 특성 뿐만 아니라 친환경적인 요인도 함께 고려되어야 하므로, 이를 만족하는 이차전지 소재의 연구 및 개발이 요구되고 있다. 산화철은 지구에 풍부하게 존재하며, 독성이 적고 화학적으로도 매우 안정된 물질이기 때문에 리튬이온 배터리 소재로 다양한 연구가 진행돼왔다. 산화철을 비롯한 전이금속산화물은 충·방전에서 많은 개수의 리튬이온을 이용할 수 있어서 기존 흑연 소재보다 3배에서 4배 정도 큰 용량을 갖는 장점이 있다. 이러한 장점에도 불구하고 낮은 리튬 이동도, 큰 부피 변화, 낮은 초기 쿨롱 효율 등의 단점 때문에 실제 개발은 매우 제한적이다. 한국표준과학연구원(KRISS) 소재융합측정연구소 EM나노메트롤로지팀과 건국대학교 김연호 교수 연구팀은 리튬이온 배터리의 초기 쿨롱 효율과 용량을 획기적으로 향상한 산화철 나노구조체를 개발했다. 쿨롱 효율은 최근에 충전을 완료한 용량이 바로 그 전에 충전을 완료
헬로티 김진희 기자 | SK이노베이션의 소재사업 자회사 SK아이이테크놀로지(이하 SKIET)는 지난 6일(현지시간), 유럽 첫 생산 거점인 폴란드에서 리튬이온 배터리 분리막(Lithium-ion Battery Separators, 이하 분리막) 공장 준공식을 개최했다고 밝혔다. 이번 완공된 SKIET의 폴란드 제 1공장은 약 21개월간의 공사를 마치고, 지난 6월 기계적 준공에 이어 8월 테스트 가동에 들어가 4분기 상업 가동을 시작할 계획이다. 글로벌 자동차 시장 중 가장 큰 전기차 시장으로 꼽히는 유럽에서 SKIET가 최초로 연산 3.4억m2 규모로 분리막 생산 기지를 현지에 확보한 것이다. 이는 전기차 30만대 이상 탑재 가능한 물량으로, SK온 등 글로벌 배터리사에 공급된다. SKIET 노재석 사장은 “전기차 배터리의 핵심 재료인 분리막을 SKIET가 최초로 유럽 폴란드 공장에서 생산함에 따라 회사의 성장과 더불어 유럽의 전기차 시장 활성화에 기여할 것으로 기대한다”라며, “폴란드 내에 있는 배터리社뿐 아니라 헝가리를 비롯한 유럽 및 미국에 공급함으로서 폴란드 지역 경제 발전에도 보탬이 되도록 노력할 것”라고 밝혔다. SKIET는 폴란드 실롱스크주에
헬로티 조상록 기자 | LG에너지솔루션이 미국 샌디에이고 대학교(이하 UCSD)와 공동 연구로, 상온(25℃를 의미)에서도 충전이 가능한 장수명 전고체 배터리 기술을 개발했다. 기존 전고체 배터리는 60℃ 이상에서만 충전이 가능했다. 실리콘을 적용한 전고체 배터리 중 상온에서 충방전 수명이 500회 이상인 건 처음이다. 이번 연구 논문은 9월 24일 세계 과학계 연구성과 지표의 기준이 되는 최고 권위의 과학 저널 ‘사이언스(Science)’지(373권 6562호)에 실려 그 성과를 인정받았다. 전고체 배터리는 배터리의 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 액체에서 고체로 대체함으로써 현재 사용 중인 리튬-이온 배터리보다 에너지 밀도를 향상시키고 안전성도 강화할 수 있는 차세대 배터리다. 하지만 에너지 밀도 향상을 위해 리튬 금속을 음극으로 적용한 기존 전고체 배터리의 경우 온도에 민감해 60℃ 혹은 그 이상의 고온 환경에서만 충전할 수 있는데다 느린 충전 속도가 한계로 지적되어 왔다. 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 전고체 배터리의 음극에서 도전(導電)재와 바인더를 제거하고 5um(마이크로미터) 내외의 입자 크기를 가진 ‘마이크로 실리콘 음극재’를 적용했다.
헬로티 조상록 기자 | GS건설의 자회사인 에네르마가 리튬이온 배터리(2차전지) 재활용 사업의 첫 삽을 떴다. GS건설은 9월 15일 포항 영일만4 일반산업단지 내 배터리 리사이클링 규제자유특구에서 허윤홍 GS건설 신사업부문 대표, 이철우 경북도지사, 이강덕 포항시장 등이 참석한 가운데 리튬이온 2차전지 재활용 공장의 착공식을 했다고 밝혔다. GS건설이 지분 100%를 보유한 자회사인 에네르마는 사명이 에너지(Energy)와 소재(Materials)의 앞 글자를 따서 만들어졌다. 법인은 지난해 10월 설립됐다. 이번 사업은 '블랙 파우더'(배터리를 잘게 쪼갠 뒤 열처리한 리튬, 코발트, 니켈, 망간 등이 포함된 검은색 덩어리) 연 2만t 처리 규모의 공장을 지어 운영하는 것이다. 사용 후의 리튬이온 배터리를 수거해 물리적 파쇄, 블랙 파우더 제조, 습식 제련 과정을 거쳐 리튬이온 배터리 소재 금속을 추출하는 재활용 공정을 진행한다. 에네르마는 일차적으로 약 1,500억원을 투입해 2023년부터 상업 생산에 들어가고, 추후 단계적으로 투자를 확대할 예정이다. 에너지 전문 시장조사기관인 SNE리서치에 따르면 세계적으로 배터리 재활용 시장의 규모는 2030년 약
헬로티 김진희 기자 | 현대차가 리튬메탈 배터리 개발사인 솔리드에너지시스템에 1억달러(한화 약 1천136억원)를 투자한다. 4일 업계에 따르면 현대차는 최근 솔리드에너지와 지분 투자 계약을 맺은 것으로 알려졌다. 2012년 미국 매사추세츠공대(MIT) 연구소 스타트업에서 시작한 솔리드에너지는 현재 리튬이온 배터리의 단점을 보완하는 차세대 배터리인 리튬메탈 배터리 시제품 개발에 성공했으며, 이 같은 기술력을 바탕으로 지난 3월 GM과 공동 연구 계약을 맺었다. 솔리드에너지와 GM은 보스턴 인근에 2023년까지 리튬메탈 배터리 시험 생산 공장을 설립할 예정이며, 2025년 최종 상용화를 목표로 하고 있다. 국내에서는 이미 SK㈜가 2018년 솔리드에너지에 300억원을 투자한 데 이어 지난 5월 400억원을 추가 투자해 싱가포르 국부펀드 테마섹, 창업자인 치차오 후 최고경영자(CEO)에 이어 3대 주주 지위를 확보했다. 현대차는 이번 투자로 '배터리 내재화' 전략을 강화할 것으로 보인다. 현대차는 2027년 차세대 배터리인 전고체 배터리 양산을 목표로, 올해 초 연구개발본부 내 차세대 배터리 개발을 위한 연구진을 대폭 강화하고 전고체 배터리 개발에 주력하고 있다.
헬로티 김진희 기자 | 유럽 자동차 업체들이 아시아 배터리 업체에 대한 의존도를 줄이기 위해 합작사 설립으로 배터리 생산에 나서고 있다. 폭스바겐의 고급 스포츠카 생산업체인 포르쉐도 합작사 설립을 통해 배터리 생산에 나서기로 했다. 로이터통신 등의 보도에 따르면 포르쉐는 이날 독일 리튬이온 배터리 생산업체인 커스텀셀스와 합작사를 설립, 2024년부터 소규모 배터리 생산에 나설 계획이라고 밝혔다. 포르쉐는 슈투트가르트 지역에 연간 100메가와트(㎿), 1천대 분량의 배터리 생산능력을 가진 공장을 세울 것이라면서 이 공장에서 생산되는 배터리는 경주용 자동차 등과 같은 특수한 모델에 적용될 것이라고 말했다. 합작사의 지분은 포르쉐가 83.75%를 갖고 나머지는 커스텀셀스가 보유할 예정이다. 앞서 세계 2위 전기차 판매사인 폭스바겐 그룹은 지난 3월 2023년부터 새로운 배터리셀을 도입하는 한편 2030년까지 유럽에 배터리공장 6곳을 만들 계획이라고 발표한 바 있다. 한편 미국 포드자동차는 전기 상용차 충전소 관리 소프트웨어 업체인 일렉트리피를 인수했다고 밝혔다. 포드는 인수가격은 공개하지 않은 채 2025년까지 전기차 전환 계획의 일환으로 일렉트리피를 인수했다면서
[헬로티=이동재 기자] ▲정동욱 삼성SDI 그룹장이 25일 코엑스에서 열린 NGBS 2021 배터리 기술 세미나에서 발표하고 있다. (출처 : SNE리서치) 국내 배터리 기업들이 전고체 배터리에 대한 생각과 사업 전략을 공유했다. SNE리서치가 25일 서울 코엑스에서 ‘차세대 배터리의 방향’이라는 주제로 NGBS(Next Generation Battery Seminar) 2021 배터리 기술 세미나를 개최했다. 이날 세미나에서 가장 뜨거운 화두는 차세대 전지인 전고체 배터리였다. 전고체 배터리는 양극과 음극 사이에서 리튬이온을 이동시키는 기존의 액체 전해질을 고체로 대체한 전지다. 폭발이나 화재의 가능성이 낮을 뿐 아니라 에너지 밀도도 높고 무게도 가벼워 ‘꿈의 배터리’라고 불린다. LG에너지솔루션의 김제영 상무는 “20년 전에 리튬황과 리튬에어, 전고체 전지가 가장 유망한 전지로 꼽혔는데, 현 상황에서 리튬황 전지와 리튬에어 전지는 구현 가능성이 낮고 전고체 전지가 가장 유망한 차세대 배터리”라고 말했다. LG에너지솔루션이 현재 주력하고 있는 배터리는 파우치형 배터리로 다른 배터리에 비해 에너
[헬로티] 고분자 기반 복합 고체 전해질 사용해 덴드라이트 성장 억제하고 온도 안정성 높여 ▲출처 : 전남대학교 신소재공학부 전남대학교 공과대학 신소재공학부의 박찬진 교수 연구팀이 4일 복합 고체 전해질을 적용한 전고체 배터리를 개발했다고 밝혔다. 박찬진 교수팀의 이번 연구는 기존 고체 전해질의 약점이었던 이온전도도, 전극과의 계면 안정성, 기계적 성질에 관한 문제를 해결했다. 해당 연구 결과는 ESS(에너지저장장치), 모바일기기, 의료기기 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것으로 보인다. 현재 전기차 등에 보편적으로 쓰이는 리튬이온 배터리에는 통상 유기계 액체 전해질이 사용된다. 유기계 액체 전해질은 배터리 제조 시 편의성과 성능 면에서 장점이 있지만 불에 잘 타는 성질을 가지고 있어 화재 위험성이 높다. 최근 산발적으로 발생한 전기차 화재 사고의 원인으로 지목된 것도 액체 전해질을 사용한 리튬이온 배터리다. 화재 위험성이 높은 기존 리튬이온 배터리에 대한 대안으로 배터리의 전체 부품이 액체가 아닌 고체 재료로 구성된 안전한 배터리가 바로 전고체 배터리다. 하지만 전고체 배터리는 핵심 부품인 고체 전해질이 액체 전해질에 비해 이온전도도가 낮고, 전극과의 계
[헬로티] (출처 : 게티이미지뱅크) 브이티지엠피가 한국전기연구원의 리튬황전지 관련 ‘2차 전지용 3차원 전극 구조체 및 이의 제조 기술’을 포함한 특허 2종에 대해 통상실시권 계약을 했다고 3일 밝혔다. 브이티지엠피는 현재 라미네이팅 사업부의 원천기술을 활용한 친환경 신재생에너지 사업분야로 사업역량 강화를 추진 중인데, 한국전기연구원의 특허 기술을 적용한 차세대 배터리 사업부를 신설해 사업의 중심축을 전환한다는 계획이다. 리튬황 배터리는 리튬이온 배터리를 대체할 차세대 배터리 중 하나로 주목 받고 있다. 브이티지엠피는 한국전기연구원이 보유한 리튬황전지 및 리튬황전고체전지의 양극재 관련 특허 2종을 기술이전 받아 본격적인 사업에 나선다. 한국전기연구원의 특허는 고에너지밀도, 장수명 리튬황전지 제조가 가능한 양극 3차원 구조체 제조 기술로, 리튬황전지는 리튬이온전지 대비 이론상 7배의 에너지밀도를 구현할 수 있는 우수한 성능을 지니고 있다. 황의 낮은 전도도 및 전기에너지 충/방전 과정에서 황이 리튬폴리설파이드 등으로 전해질에 용출되어 음극으로 새어나가는 문제점이 있었는데, 한국전기연구원의 특허 기술이 이 현상을 해결했다. 동시에 플렉서블
[헬로티] 한국전기연구원(이하 KERI) 연구팀이 급속충전에도 배터리의 성능과 안전성을 보장하는 ‘음극용 촉매 소재 및 코팅 기술’을 개발했다. 우리가 흔히 쓰는 리튬이온 배터리는 리튬이온이 양극(+)과 음극(-)을 오고 가면서 전기 에너지를 저장 및 방전하는 원리다. 충전 시간을 줄이기 위해서는 리튬이온이 빠르게 이동해야 하는데, 흑연은 이 과정에서 결정 구조의 변화가 작아 전극 내에서 지속적이면서도 반복적인 산화-환원 반응을 가능케 한다. 하지만 급속충전 시에는 흑연 음극 표면에 리튬 금속이 석출(deposition, 고체 표면 주위에 어떤 물질이 부착·응집하는 것)되어 배터리의 성능과 안정성을 낮추는 문제점이 있었다. KERI 차세대전지연구센터 이상민 센터장과 경희대 박민식 교수, 대구경북과학기술원(DGIST) 이종원 교수가 주축이 된 연구팀은 이러한 흑연 음극의 단점을 해결해주는 ‘금속인화물 촉매 코팅 기술’을 개발했다. 연구팀은 개발한 촉매 소재가 다양한 연구 과정에서 석유화학 공정의 탈질·탈황 반응에 유용하게 쓰이는 것을 파악하고, 배터리 급속충전 시 전하 전달 반응에도 유사한 메
[헬로티] ▲서울 용산의 한 아파트 지하 주차장에서 테슬라 승용차가 벽면에 충돌한 뒤 불이 나 1명이 사망하고 2명이 다쳤다. (출처 : 연합뉴스) 지난 9일 용산구 아파트 지하주차장에서 일어난 테슬라 차량 화재사고로 전기차의 안전성 문제가 다시금 도마 위에 올랐다. 차량 좌측 전면이 벽에 부딪혔는데 운전석이 아닌 조수석 쪽에 화재가 발생한 것을 보아 외부 충격으로 배터리에서 착화가 일어난 사고로 추정되고 있다. 대표적인 국내 전기차 모델 코나 일렉트릭은 출시 후 보고된 배터리 화재가 15건을 넘었다. 재작년 5월, 현대자동차 울산공장 생산라인에서 화재가 발생한 후, 강릉, 부천, 세종시에서 연이어 화재가 일어났다. 최근에는 지난 10월 경기 남양주시 와부읍주민자치센터 주차장에 서있던 코나 차량에서 화재가 일어났고, 이외에도 대구와 제주도, 남양주 등지에서 충전소에 세워져 있던 코나 차량에 불이 붙는 사고가 발생했다. 현대차는 코나에 대한 리콜을 진행했지만, 리콜 이후에 차량이 배터리의 화재가능성을 감지해 시동이 제대로 걸리지 않는 이른바 ‘벽돌현상’이 곳곳에서 보고됐다. 전기차와 관련된 문제들이 모두 해결되기 위해 가야 할 길이 아직
[첨단 헬로티] 하루 1회 충전 시 7년 동안 성능 감소 없이 사용 가능 광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 엄광섭 교수팀과 건국대 조한익 교수, 미 조지아공대 등 공동 연구팀이 현재 사용되고 있는 리튬이온 배터리보다 용량이 최대 3배 향상된 새로운 리튬이온 배터리를 개발하는 데 성공했다. 이 배터리가 상용화되면 하루에 1회 충전 시 7년 동안 큰 성능 감소 없이 사용 가능할 것으로 기대된다. 현재 상용 리튬이온 배터리의 전극 재료로써 그라파이트(음극)와 리튬금속 산화물(양극)이 사용되고 있다. 두 재료 모두 에너지 저장 용량이 상대적으로 낮으며 현재 기술로는 이론 용량(리튬이온 전지용 전극 물질이 가지는 고유의 최대 리튬 저장량)에 거의 도달해, 전기자동차의 전기 저장 용량을 증가시키는 데 한계에 직면하였다. 전기자동차의 주행거리를 늘리기 위해서는 많은 양의 배터리를 장착하면 되지만, 차체 무게가 증가하고 자동차 연비가 감소하기 때문에 배터리 추가 장착만으로는 주행거리를 늘리는 데 한계가 있다. 따라서 무게 및 부피당 전기 저장 용량이 큰 새로운 전극재료를 이용해 신규 배터리 개발이 필요한 상황이다. 연구팀은 리튬이온 배터리의 새로운 전극 재료로써 황-금
▲ 루시드모터스의 루시드에어 / 뉴스1 © News1 삼성SDI로부터 전기차 배터리를 공급기로 했던 미국 루시드모터스가 LG화학의 리튬이온 배터리 셀도 사용하기로 했다. LG화학은 20일 루시드모터스(Lucid Motors)의 첫 번째 양산 전기차량인 '루시드에어'에 LG화학의 원통형 리튬이온 배터리가 탑재될 전망이라고 밝혔다. LG화학이 공급하는 배터리는 양사가 공동 협력하여 개발했다. 루시드모터스는 테슬라의 강력한 대항마로 부상하고 있는 미국 전기차 스타트업 회사다. 최근 삼성SDI와의 공급업체 선정 계약을 했다는 발표도 한 바 있다. 이번 LG화학과의 계약과 당시 삼성SDI와의 계약은 모두 루시드에어에 쓰일 배터리셀 공급 계약이라는 게 루시드모터스의의 설명이다. 루시드모터스의 루시드에어는 테슬라를 겨냥해 만들어진 전기차다. 력셔리 전기 세단으로 한번 충전으로 최대 400마일(643km)을 주행할 수 있도록 만들어진다. 1000마력의 출력을 낼 수 있는 배터리 팩이 장착 될 예정이다. 오는 2018년 설립 예정인 미국 애리조나주 공장에서 생산된다. LG화학 관계자는 "루시드모터스의 주요 배터리 공급업체로 선정되어 기쁘다"며 "루시드모터스의 엄격한
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