전고체 배터리란?

전고체 배터리는 고체 전극과 고체 전해질을 사용하는 배터리입니다. 전고체 배터리는 배터리 내부에 액체가 전혀 없으며 무기 또는 유기 고분자 고체가 배터리의 전해질로 사용되는 것을 의미합니다. 전고체 리튬 배터리 기술은 리튬과 나트륨으로 만든 유리 화합물을 전도성 재료로 사용해 기존 리튬 배터리의 전해질을 대체해 리튬 배터리의 에너지 밀도를 크게 높이는 기술이다. 전고체 배터리는 우수한 안전성, 높은 에너지 밀도 및 강력한 사이클 성능이라는 장점을 가지고 있지만 단점은 큰 임피던스와 높은 비용입니다.

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전고체 배터리란 무엇인가요?

전고체 배터리는 일종의 배터리 기술입니다. 전고체전지는 현재 일반적으로 사용되는 리튬이온전지, 리튬이온폴리머전지와 달리 고체전극과 고체전해질을 사용하는 전지이다.

과학계에서는 리튬이온 배터리가 한계에 도달했다고 보고 있기 때문에 최근에는 전고체 배터리가 리튬이온 배터리의 위상을 이어받을 수 있는 배터리로 여겨져 왔습니다. 전고체 리튬 배터리 기술은 리튬과 나트륨으로 만든 유리 화합물을 전도성 재료로 사용해 기존 리튬 배터리의 전해질을 대체해 리튬 배터리의 에너지 밀도를 크게 높이는 기술이다.

전고체 배터리와 현재 주류를 이루는 기존 리튬 이온 배터리의 가장 큰 차이점은 전해질에 있습니다. 전고체 배터리는 고체 전해질을 사용해 기존 리튬이온 배터리의 전해질과 분리막을 대체한다. 기존 리튬이온 배터리는 주로 양극재와 음극재, 전해액, 분리막으로 구성된다. 양극재와 음극재는 배터리의 용량을 결정하며, 전해질과 분리막은 리튬이온을 운반하는 매개체 역할을 합니다. 이것이 본질적인 차이점입니다.

전고체 배터리의 주류 전해질은 폴리머, 산화물, 황화물 고체 전해질입니다. 유럽과 미국의 자동차는 폴리머 루트를 채택하고 있으며, Toyota, LG, Panasonic과 같은 한국 기업도 황화물을 선택했습니다. 선도적인 전력 배터리 회사인 중국 CATL도 황화물 경로를 선택했으며, Beijing Weilan, Jiangsu Qingtao, Ningbo Fengli 및 Taiwan Huineng과 같은 중국 회사도 모두 산화물 경로를 선택했습니다.

전고체 배터리의 장점과 단점:

장점:

전고체 배터리는 우수한 안전성, 높은 에너지 밀도 및 강력한 사이클 성능이라는 장점을 가지고 있습니다. 단점은 임피던스가 더 크고 비용이 더 높다는 것입니다. 하나씩 살펴보겠습니다.

1. 현재 삼원계 리튬 배터리의 에너지 밀도의 두 배에 도달할 수 있는 높은 에너지 밀도로, 동일한 무게로 두 배의 항속 거리를 달성할 수 있습니다. 예를 들어 Weilan New Energy가 출시한 반고체 배터리는 에너지 밀도가 360Wh/kg이며 1회 충전으로 1,000km를 주행할 수 있습니다. 전고체 배터리는 현재 리튬 배터리의 제한된 에너지 밀도를 깨고 더 높은 에너지 밀도를 달성할 수 있습니다.

2. 액체 전해질이 없으면 전해질 누출이나 내부 단락이 발생하지 않습니다. 고체 전해질은 리튬 수상돌기를 더 잘 억제할 수 있으며 리튬 금속에 대한 화학적, 전기화학적 안정성을 갖습니다. 높은 속도 성능과 급진적인 전기화학 시스템이 필요한 경우 특정 조건에서 리튬 수지상 결정이 고체 전해질에서 성장하며 내부 단락의 위험이 있습니다.

3. 탄탄한 사이클 수명. 리튬이온전지에 고체전해질을 사용하면 충방전 과정에서 액체전해질에 의해 형성되는 SEI막(고체전해질계면막) 문제를 해결하고, 리튬수상정의 출현을 억제함으로써 사이클성 및 성능을 크게 향상시킬 수 있다. 리튬 이온 배터리의 수명.

단점:

모든 것에는 양면이 있습니다. 장점이 있으면 단점도 있기 마련이죠. 전고체 배터리도 만병통치약은 아니다. 이에 상응하는 단점도 있습니다. 전고체 배터리의 단점 2가지를 소개합니다.

1. 제조 비용이 높기 때문에 기존 리튬 배터리의 장비 및 공정에 상당한 혁신이 필요하며 기술 연구 개발에 대한 투자가 큽니다. 희소원소를 줄이고 제조원가를 낮추는 것이 업계의 노력 방향이 됐다. 현재 산화물 경로를 사용하여 제조된 반고체 배터리는 기존 리튬 배터리 장비 및 프로세스와 70% 이상 호환되므로 배터리 회사가 고체 배터리로 더 효과적으로 전환하는 데 도움이 될 수 있습니다.

2. 계면 저항이 너무 큽니다. 고체 전해질과 전극 재료 사이의 계면이 고체-고체 상태이므로 전해질과 전극 사이의 유효 접촉 능력이 약하여 이온 전달 역학이 떨어집니다. 고체 물질에서는 배터리 성능에 영향을 미치는 인터페이스 임피던스가 발생합니다.

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