전기차 배터리 리튬이온 배터리 전해질[전해액과 전고체 배터리]

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이전글에서 지금까지 리튬이온 배터리의 구성요소인 양극재와 음극재에 대해서 다루었다.

 

리튬이온 배터리의 원리, 구성요소와 장단점

 

그렇다면 오늘 다룰 내용은 무엇일까 리튬이온 배터리의 구성요소 중 가장 발전가능성이 높다는 전해질이다.

 

사실 전해질보다는 현대사용 중인 전해액이라는 표현이 정확할 수도 있고 미래기술인 전고체 배터리에 대한 논의 또한 진행해야 하니 필자는 이글에서는 둘 다 다뤄보도록 하겠다.

 

전해액이란 무엇인가?

 

 현재 상용화된 리튬이온 배터리는 전해질이라는 전자전달 물질을 액체 상태인 전애액으로 사용하고 있다.

이것의 용처는 리튬이온(LI+)이 전애액을 통로 삼아 양극과 음극사이에 자유로온 이동을 가능하게 하며 

또한 분자구조조적으로 안정해하도록 만드는 매우 중요한역할 정도로 인지하자

 

전해액은 크게 3가지 구성요소로

• 리튬염
• 유기용매
• 첨가제

로 구성되어 있다. 사실 뭐 크게 어려운 개념들은 아니며 필자도 전공이 아니다 보니 개념의 소개와 미래에 대해서만 논하는 점에 대해서는 양해를 부탁드리겠다.

 

3가지를 표로 나눠서 설명하자면 아래와 같은 특징을 지닌다.

종류	특징
리튬염	리튬이온의 통로 용매에 쉽게 용해되거나 잘 해리돼야 하며 해리된 이온들이 잘 이동해할수 있는 특성을 가지고있어야함
유기용매	리튬을 원할하게 이동하는걸 돕는 물질 리튬염에 대한 용해도가 커야함 염에대한 용해성이큰 환형구조와 점도가 낮은 점도가 낮은 선형구조의 조합으로 설계
첨가제	소량으로 첨가되는 물질 양극이나 음극 사이를 원활하게 이동할수 있도록 도움을 줌 양극용과 음극용이 있는데 표면을 보호해 열화를 억제하면서 발열을 개선 음극용 첨가제는 발열을 줄여 용량을 유지하는 역할

 

전고체 배터리?

 

우리는 이제까지 리튬이온의 배터리 전애액의 아주 기본적인 내용을 봤고 여기서 주된 논제는 전고체 배터리의 개념에 대해서 이야기해 보자

 

사실 전해액을 사용하는 이유도 전고체를 활용한 전달의 효율이 매우 떨어지고 지금은 전고체보다 전해액의 장점이 많아서이기도 하지만 전해액이 완벽한 대안인 것은 아니다

 

전해액의 단점으로 온도변화로 인한 팽창의 문제나 누액등으로 인한 배터리손상의 문제는 지속적으로 문제가 되어왔다.

 

이에 반하여 전고체 배터리는 구조가 안정적이므로 새로운 대안으로 제시되고는 있지만 지금 삼성 SDI에서는 주행거리 800km, 충전 횟수 1,000회 이상 배터리를 성공적으로 개발한 것으로 알려져 있다.

 

하지만 아직도 가격경쟁력측면과 상용화에 대해 과제가 많이 남아있는 상황이며 배터리의 미래를 위한 연구는 지속적으로 필요할 것이라 필자는 생각한다.