리튬황전지(희토류없는), 테슬라 차세대밧데리

리튬황전지, 테슬라의 차세대밧데리

리튬황전지는 높은 에너지 밀도와 긴 수명 등의 장점을 가지고 있어서 현재 많은 전자 제품에 사용되고 있습니다. 하지만 상용화 과정에서는 여러 가지 고려해야 할 사항들이 있습니다.

먼저, 리튬황전지는 사용 중에 발생하는 열과 전기화학 반응으로 인해 폭발이나 화재의 위험이 있습니다. 따라서 안전성을 보장하는 방법을 마련해야 합니다. 또한, 대량 생산 및 폐기 처리 등 환경 문제도 고려해야 합니다.

또한, 리튬황전지는 전기차 등과 같이 대용량 에너지 저장 시스템에 사용되는 경우가 많은데, 이 경우에는 충전 시간과 용량 등의 성능도 중요한 문제입니다. 이러한 문제들을 극복하고 상용화를 위해서는 기술의 발전과 함께 안전성, 경제성, 성능 등을 균형 있게 고려해야 합니다.

최근에는 신재생 에너지 분야에서 대규모 에너지 저장 시스템에 활용되는 리튬황전지의 연구 및 개발이 진행되고 있습니다. 이러한 연구와 개발을 통해 안전성과 성능을 개선하고, 경제성을 높여 상용화를 이끌어내는 것이 중요한 과제입니다.<chatGPT 20230304>

 

Lithium-ulfur batteries have advantages such as high energy density and long lifespan, so they are currently used in many electronic products. However, there are many things to consider in the commercialization process.

First, lithium-ulfur batteries have a risk of explosion or fire due to heat and electrochemical reactions generated during use. So, you need to come up with a way to ensure safety. In addition, environmental issues such as mass production and disposal must be taken into account.

In addition, lithium-sulfur batteries are often used in large-apacity energy storage systems such as electric vehicles, and in this case, performance such as charging time and capacity are also important issues. In order to overcome these problems and commercialize it, it is necessary to consider safety, economic feasibility, and performance in a balanced way along with technological development.

Recently, research and development of lithium-sulfur batteries used in large-cale energy storage systems in the field of renewable energy are being conducted. It is an important task to improve safety and performance through such research and development, and to lead commercialization by increasing economic feasibility. <chatGPT 20230304>

 

내용

한국전기연구원

11일 한국전기연구원 연구티은 '저비용 플렉시블 고에너지밀도 리튬황전지' 기술을 개발했다고 밝혔습니다.

이번 연구는 재료분야 국제 학술지 '스몰(Small)'에 게재되었습니다.

리튬황전지는 니켈이나 코발트에 비해 자원이 풍부한 황(S)을 양극재로 사용해 전지의 제조단가를 크게 낮출 수 있는데요.

이론적으로는 리튬이온전지보다 에너지 밀도가 무려 5배나 높아 차세대 배터리 대표주자로 손꼽히고 있습니다. 그러나, 리튜황전지는 충.방전 과정에서 리튬과 황이 만나 생성되는 황화리튬이 전해액에 녹아서 용출되는 현상으로 인해 수명과 안전성이 떨어지는 것이 상용화의 큰 걸림돌이었습니다. 연구팀은 이를 해결하기 위해 활성탄과 인(P)을 활용했습니다. 흡착성이 강한 활성탄을 배터리 내부의 분리막 코팅 소재로 이용해 충.방전시 발생하는 리튬 폴리설파이드를 물리적으로 잡아내고, 흡착력이 높은 인(P)을 탄소재에 도핑해 화학적으로도 잡아냈습니다. 물리적.화학적 이중 캡쳐링을 통해 리튬 폴리설리드 용출현상을 막은 것입니다. 또한 연구팀은 황 양극에 전기 전도성이 높으면서도 강도가 세고 유연한 탄소나노튜브(CNT)소재를 이용해 에너지밀도를 높이고 굽히거나 휘어질 수 있는 유연성도 강화했습니다. 연구팀이 개발한 리튬황전지의 에너지 미로는 400Wh/kg으로 세계최고 수준입니다. 기존 리튬황전지가 가진 경량.저비용 장점에, 높은 에너지 밀도와 성능 안전성, 내구성까지 결합되어 상용화까지 기대할 수 있게 됐습니다.

연구팀 관계자는 "리튬황배터리는 값싸고 풍부한 황과 탄소재를 사용하기 때문에 우리나라같이 희토류가 부족한 국가에 꼭 필요한 기술"이라며 "이번 성과를 기존에 연구원이 개발해 보유하고 있던 '고체 전해질 저가 대량 합성 기술'과 융합하여 차세대 리튬황전고체배터리 원천기술까지 확보할 수 있도록 노력할 것"이라고 말했습니다. 이번 성과로 가볍고 장시간 운행이 필요한 항공우주, 플라잉카, 드론 등 미래형 항공 모빌리티의 배터리 분야에 크게 활용될 것으로 기대됩니다. 

 

 

2022년 5월 

https://youtu.be/BqunEoMvcSw

 

https://onlinelibrary.wiley.com/journal/16136829