2차 전지 - 전고체 배터리

현재 스마트폰, 전동공구, 전기자전거, 전기차 등에 사용되는 리튬이온 배터리는 양극, 음극, 분리막, 전해질로 구성된다. 이때 사용하는 전해질은 액체 상태다. 반면 전고체 배터리는 전해질이 액체가 아닌 고체 상태인 배터리를 말한다.

리튬이온 배터리는 액체 전해질을 사용하다 보니 온도 변화로 인한 배터리의 팽창이나 외부 충격에 의한 누액 등 배터리 손상 시 위험성이 존재한다. 때문에 안전성을 높이기 위한 부품이나 장치들이 필요하다. 이에 반해 고체 전해질을 사용하는 전고체 배터리는 구조적으로 단단해 안정적이며, 전해질이 훼손되더라도 형태를 유지할 수 있기 때문에 안전성을 높일 수 있다.

전기차가 내연기관차를 완전히 대체하려면 현재의 내연기관차와 비슷한 수준의 주행거리를 구현해야 하는데, 이는 배터리 용량과 절대적으로 관계가 있다. 배터리의 용량을 키우기 위해 배터리 개수를 늘리는 방법이 있지만 배터리의 가격과 공간 효율성 등의 문제가 있다. 개수를 늘리지 않으려면 에너지밀도를 높여야 하는데, 전고체 배터리는 리튬이온 배터리에 비해 에너지밀도가 높다. 폭발이나 화재의 위험성이 적기 때문에 안전성과 관련된 부품들을 줄이고 그 자리에 배터리의 용량을 늘릴 수 있는 활물질을 채우기 때문이다.

이에 전고체 배터리가 차세대 배터리로 주목받고 있는데, 아직은 초기 단계지만 각 업체에서 전고체 배터리 상용화를 위한 기술 개발에 나서고 있다. 한국에서는 삼성SDI가 특히 전고체 배터리 기술 개발에 주력하고 있다.