LG Chem MAGAZINE – VOLUME 04 다양한 활용성으로 앞으로가 더 기대되는 소형전지

#차세대_전지
개발 경쟁 가속되는 차세대 전지

현재 시장에서는 2차전지의 한계로 지적되던 에너지 밀도 상승의 한계, 안전성에 대한 불안감, 그리고 높은 원가 부담을 혁신하기 위한 수많은 전지 솔루션들이 쏟아져 나오고 있다. 10배 이상의 에너지 밀도 상승이 가능한 금속공기전지, 완벽한 안전성을 지향하는 전고체 전지, 대용량 에너지의 저장에 적합한 차세대 나트륨계열 전지, 그리고 풍부한 마그네슘 자원을 활용한 마그네슘 전지 등이 현재 대표적인 차세대 전지로 주목받고 있다. 새로운 전지 솔루션이 시장에 안착하기 위해서는 오랜 기간의 시행착오가 필요하겠지만, 시장의 절실한 요구와 기업들의 경쟁적인 연구 개발 투자에 힘입어 예상보다 빠르게 등장할 가능성도 크다.

LG경제연구원 REPORT ‘녹색시대의 총아 2차전지, 차세대 전지 개발 경쟁 치열해지고 있다.(신정환)’ 발췌

#리튬이온전지
공격적인 리튬이온전지 기술의 진화

리튬이온전지가 등장하기 전까지 납축전지와 니켈계 전지는 각자의 영역을 폐쇄적으로 유지하며 서서히 성장해왔다. 그러나 니켈계 전지가 독주하던 휴대기기시장에 리튬이온전지가 공격적으로 진입하기 시작하면서 솔루션간 경쟁이 본격적으로 시작되었다. 휴대폰, 노트북, 전동 공구 등 휴대용 기기를 둘러싼 2차전지 솔루션 간 경쟁 1막은 리튬이온전지의 니켈계 전지에 대한 완승으로 끝이 났다.

경쟁 1막에서 납축전지는 비교적 안전하게 자신의 영역을 지켰다. 변화에 둔감하고 또 리튬이온전지의 높은 가격에 고개를 저었던 산업기기 시장을 최대 수요처로 두고 있었기 때문이다. 하지만 리튬이온전지 기술의 진화와 산업기기 수요의 변화로 2차전지 솔루션 간 경쟁 2막이 산업기기 시장에서 본격적으로 열리고 있다.

LG경제연구원 REPORT ‘사물의 동력 되고 있는 2차전지,솔류션 경쟁 2막 시작됐다.(신정환)’ 발췌

#금속공기전지
2차전지의 궁극적 목표

차세대 전지에 대한 관심이 집중되면서 새로운 전지가 등장함은 물론 과거에 소개되었던 개념까지 재조명받고 있다. 공기를 활물질로 활용하는 전지로서 현 수준 대비 10배 이상이 가능한 금속공기전지는 그 중 하나이다. 모든 화학전지는 양극과 음극, 양극과 음극 사이의 물질 이동 통로인 전해질, 그리고 양극과 음극의 직접적 접촉을 방지하는 분리막으로 구성되어 있다. 금속공기전지는 음극으로는 리튬 또는 아연금속이, 양극으로는 공기 중 산소를 이용하는 구조로서 에너지 밀도가 기존 리튬이온전지 대비 10~15배까지 높은 특징을 가지고 있다. 물론 리튬 등 금속 전극이 외부 공기 중 산소와 반응하기 위해서는 특수한 탄소층 및 촉매가 필요하기는 하지만, 전지의 중요한 구성 요소인 양극 활물질을 공기로 대체할 수 있기 때문에 전지의 무게를 획기적으로 낮출 수 있고, 음극에 사용되는 금속만으로도 용량 확대가 가능하기도 하다. 한국과학기술평가원에 의해 ‘10년 후 세상을 바꿀 10대 유망 기술’ 중 하나로 선정될 만큼 금속공기전지는 화학전지로서 2차전지의 궁극적인 목표로 불리기도 한다. 일본의 산업기술종합연구소가 2009년에 발표하기를 기존 리튬이온전지 용량보다 약 300배 이상의 상승도 가능하다고 하였다.

LG경제연구원 REPORT ‘녹색시대의 총아 2차전지, 차세대 전지 개발 경쟁 치열해지고 있다.(신정환)’ 발췌