산화물 전고체 배터리는 무기 고체 전해질인 산화물을 사용한 전고체 배터리이다. 전고체 배터리 고체 전해질에는 또 다른 무기 고체 전해질인 황화물계와 유기 고체 전해질인 폴리머가 있다. 고체 전해질은 액체 전해질에 비해 이온전도도가 낮다는 것이 단점이다. 때문에 전고체 배터리가 상용화 되려면 소재 연구가 가장 우선이다. 이 가운데 황화물계 전해질의 전도도와 셀 성능이 우수한 것으로 평가되고 있다.
전고체 배터리에 대해 자세히 보기
상세
- 전고체 배터리의 고체 전해질은 액체 전해질과 동등한 이온 전도도를 가져야 한다. 현행의 리튬 이온전지에 사용되고 있는 용매 전해질의 전기 전도도는 10⁻²S㎝⁻¹ 대이다. 이 값의 대부분은 전지의 동작과 관계되지 않는 음이온이 하전담체로 작용한 것이어서, 리튬이온 전도의 기여는 반 이하에 머무른다. 따라서 리튬이온 배터리를 전고체화 할 수 있는 고체 전해질의 이온 전도도는 10⁻³S㎝⁻¹ 정도이다.
- 리튬이온을 전도 종으로 10⁻³S㎝⁻¹ 이상의 이온 전도도를 나타내는 고체 전해질은 질화리튬이다. 그러나 이 물질은 안정인 전위 범위가 0.45V에 지나지 않고, 고전압의 전지를 구성하는데 장해가 된다. 그 후, 산화물계 재료에서도 1990년대에 나시콘형 결정 구조를 가지는 LiTi₂(P0₄)₃나 페로브스카이트형 구조의 Li₃xLa⅔-xTi0₃로 10⁻³S㎝⁻¹의 이온 전도도가 달성되었다.
- 이러한 재료 중에서 티탄의 원자가수는 +4 상태이지만 천이금속은 원자가수가 변화하기 쉬운 원소이다. LiTi₂(P0₄)₃에는 리튬 전극 기준으로 2.5V, Li₃xLa⅔-xTi0₃에서도 1.5V로 전자가 주입되어 d¹상태로 된다. 전지를 고전압화 해, 에너지 밀도를 높이기 위해서는, 음극에 낮은 전위를 나타내는 재료를 사용해야 하지만, 이러한 고체 전해질이 그러한 음극과 접촉하면 음극으로부터 주입된 d전자가 전자 전도를 가져오게 되어 전해질로는 작용하지 않는다.
- 상기 물질은 내환원성이 낮기 때문에, 가닛(garnet)형 산화물계 고체 전해질을 고려할 수 있다. 즉 Li₇ La₃Zr₂0₁₂계의 이온 전도도는 거의 10⁻³S㎝⁻¹에 달했다. 그러나 높은 이온 전도도와 내환원성을 겸비하는 가닛형의 고체 전해질에도, 산화물계 재료에 공통의 해결해야 할 과제가 남아 있다.
- 산화물계 고체 전해질의 경우, 결정격자 중의 리튬 확산은 매우 빠르다. 그러나 다결정의 세라믹은 입자 끼리나 계면(입계) 저항이 매우 높아진다. 또 리튬이온 이외의 원소도 확산을 시작해 활물질과 고체 전해질 중의 원소가 서로 만나서 계면에 반응상이 형성된다.
- 그러나 붕산리튬(Li₃B0₃)을 사용하면 반응상의 형성을 억제할 수 있다. 이 물질의 이온 전도도는 10⁻⁶S㎝⁻¹에 지나지 않지만, 융점은 700℃로 매우 낮고, 저온에서 활물질과 접합하는 것이 가능하다. 즉 분리층과 작용하는 부분의 고체 전해질에는 고온 소결한 가닛형 산화물을 사용해, 그 위에 활물질과 붕산리튬의 혼합물을 저온으로 소결한 전극층을 형성한 것이 보고되고 있다.
산화물계 전해질 특성
공기 중 안전성이 우수하고, 리튬 이온 전도도가 10⁻³~10⁻⁴ S/cm 수준으로 황화물계보다는 낮지만 비교적 높은 편이다. 전기화학적 안전성과 기계적 강도가 우수하고, 산화 전압이 높다.
고체 전해질의 입계 저항이 크고, 전극과 전해질 간 접촉 계면 형성이 어렵다. 1,000℃ 이상의 고온 열처리 공정이 필요하고 셀을 대형화하기 어렵다.
참고자료
- spainorange, 〈키움증권 차세대 배터리 - (3) Post Lib(전고체전지, 리튬황전지, 리튬공기전지 〉, 《네이버블로그》, 2019-08-06
- * 전고체 전지의 최신 기술기발(한국과학기술정보연구원) - file:///C:/Users/sms/Downloads/2._%EC%A0%84%EA%B3%A0%EC%B2%B4_%EB%A6%AC%ED%8A%AC%EC%9D%B4%EC%B0%A8%EC%A0%84%EC%A7%80_%EA%B0%9C%EB%B0%9C_%EB%8F%99%ED%96%A5_%EB%B0%8F_%EC%A0%84%EB%A7%9D.pdffile:///C:/Users/sms/Downloads/%EC%A0%84%EA%B3%A0%EC%B2%B4%20%EC%A0%84%EC%A7%80%EC%9D%98%20%EC%B5%9C%EC%8B%A0%20%EA%B8%B0%EC%88%A0%EA%B0%9C%EB%B0%9C.pdf
같이 보기
이 산화물 전고체 배터리 문서는 배터리에 관한 글로서 검토가 필요합니다. 위키 문서는 누구든지 자유롭게 편집할 수 있습니다. [편집]을 눌러 문서 내용을 검토·수정해 주세요.
|
자동차 : 자동차 분류, 자동차 회사, 한국 자동차, 독일 자동차, 유럽 자동차, 미국 자동차, 중국 자동차, 일본 자동차, 전기자동차, 자동차 제조, 자동차 부품, 자동차 색상, 자동차 외장, 자동차 내장, 자동차 전장, 자동차 부품 회사, 배터리 □■⊕, 배터리 회사, 충전, 자동차 판매, 자동차 판매 회사, 자동차 관리, 자동차 역사, 자동차 인물
|
|
배터리 종류
|
1차전지 • 2차전지 • 3차전지 • AA 전지 • AAA 전지 • HFC • LCO • LFP • LMO • LTO • NCA • NCM • NCMA • 각형 배터리 • 건전지 • 고전압 배터리 • 고체전지 • 공기전지 • 과산화은전지 • 구반반 배터리 • 그래핀 배터리 • 금속 공기 배터리 • 나노셀룰로스 종이 배터리 • 나트륨이온 배터리 • 나트륨 황 배터리 • 납축전지 • 니켈 수소 배터리 • 니켈 카드뮴 배터리 • 다이아몬드 배터리 • 단추형 전지 • 대용량 배터리 • 대형배터리 • 동위원소 배터리 • 리튬공기전지 • 리튬 망간 배터리 • 리튬메탈 배터리 • 리튬 이산화탄소 배터리 • 리튬이온 배터리 • 리튬 인산철 배터리 • 리튬전지 • 리튬 코발트 배터리 • 리튬 티타네이트 배터리 • 리튬 폴리머 배터리 • 리튬 하이니켈 배터리 • 리튬 황 배터리 • 마그네슘 배터리 • 망가니즈전지 • 모래 배터리 • 무음극배터리 • 물리전지 • 미생물 연료전지 • 바나듐 배터리 • 바나듐 레독스 흐름 배터리 • 바나듐이온 배터리 • 바빌로니아 전지 • 박막배터리 • 박테리아 배터리 • 박테리아 종이 배터리 • 반고체 배터리 • 배터리 • 베타 배터리 • 보조배터리 • 볼타전지 • 불소이온 배터리 • 블레이드 배터리 • 비축전지 • 사원계 배터리 • 산화물 전고체 배터리 • 산화은전지 • 삼원계 배터리 • 설탕 배터리 • 세라믹 축전기 • 소금 배터리 • 소형배터리 • 수소연료전지 • 수은전지 • 슈퍼커패시터 • 습전지 • 아연공기전지 • 아연 탄소 전지(르클랑셰 전지) • 아폴로 • 알루미늄 공기전지 • 알루미늄 공기 흐름 전지 • 알칼리전지 • 얼티엄 배터리 • 에너지저장장치(ESS) • 에이터너스 • 연료전지 • 열전지 • 용융염 배터리 • 원자력전지 • 원통형 배터리 • 육둘둘 배터리 • 인섀시 배터리 • 전고체 배터리 • 전지 • 종이 배터리 • 중형배터리 • 차세대 배터리 • 초소형배터리 • 축전기(콘덴서) • 축전지 • 칼륨 배터리 • 칼슘 배터리 • 커패시터 • 코인셀 배터리 • 태양전지 • 파우치형 배터리 • 파워월 • 팔일일 배터리 • 폐배터리 • 폴리머 배터리 • 폴리머 전고체 배터리 • 프리폼 배터리 • 플렉서블 배터리 • 하이니켈 배터리 • 하이브리드 리튬메탈 배터리 • 해수전지 • 핵 배터리 • 화학전지 • 황화물 전고체 배터리 • 흐름전지(레독스 플로우 배터리)
|
|
배터리 기술
|
ALD • CCS • CSG • CTB • CTV • K-배터리 • MPI • MTB • NCMX • PCM • SRS • 건식분리막 • 계면 • 계면저항 • 계면활성제 • 고용량 • 고체전해질 • 고출력 • 공랭식 • 굴곡도 • 기공 • 기억효과(메모리 효과) • 냉각시스템 • 다공성 • 대용량 • 덴드라이트 • 드라이룸 • 모듈투바디(MTB) • 무기 고체 전해질 • 바인더 • 박막 • 박막화 • 방열판 • 방열핀 • 배터리관리시스템(BMS) • 배터리데이 • 배터리모듈 • 배터리 보호회로모듈 • 배터리셀 • 배터리 케이스 • 배터리 패키징 • 배터리팩 • 배터리하우징 • 배터리 히팅 시스템 • 복합전해질 • 분리막 • 블랙파우더 • 비전해질 • 사물배터리 • 산화물 • 산화물계 전해질 • 세라믹 코팅 • 세라믹 코팅 분리막 • 셀밸런싱 • 셀투바디(CTB) • 셀투비클(CTV) • 셀투섀시(CTC) • 셀투카(CTC) • 셀투팩(CTP) • 소용량 • 수랭식 • 스태킹 • 습식분리막 • 실리콘 음극재 • 실버코팅 • 안전성 강화 분리막(SRS) • 액체전해질 • 양극박 • 양극소재 • 양극재 • 양극판 • 양극활물질 • 여과 • 열폭주 • 열화현상 • 와인딩 • 용량 • 유기 고체 전해질 • 유랭식 • 음극소재 • 음극재 • 음극판 • 음극활물질 • 이온전달막 • 이온전도도 • 이온화 • 저용량 • 저출력 • 전고체 • 전구체 • 전지박 • 전해액 • 전해질 • 전해질막 • 점프 • 점프케이블 • 정격용량 • 정격전압 • 제로모듈 • 젤리롤 • 집전체 • 출력 • 침출 • 콤퍼레이터 • 티본 레이아웃 • 파우치 • 패스웨이 • 폐양극재 • 활물질 • 황화물 • 황화물계 전해질 • 히트싱크 • 히트파이프 • 히트펌프
|
|
배터리 제품
|
1865 배터리 • 2170 배터리 • 4680 배터리 • 기린 배터리
|
|
위키 : 자동차, 교통, 지역, 지도, 산업, 기업, 단체, 업무, 생활, 쇼핑, 블록체인, 암호화폐, 인공지능, 개발, 인물, 행사, 일반
|
|