전고체 배터리는 전해질이 액체가 아닌 고체 상태로 이루어진 배터리를 뜻합니다. 최근 삼성 SDI는 제37회 세계전기자동차 학술대회 및 전시회(EVS37)에 참가해 미래 전기차용 배터리 기술을 선보인다고 밝혔는데요. 이곳에서 전고체 배터리 관련된 혁신적인 기술력을 보여줄 것을 예고하기도 했습니다.
전고체 배터리는 리튬 이온 배터리와 함께 현재 에너지 저장 기술에서 중요한 위치를 차지하고 있는데요. 전고체 배터리의 장단점 그리고 리튬 이온 배터리와는 어떤 차이가 있는지를 알아보도록 하겠습니다.
전고체 배터리 장점
안정성
전해질이 고체 상태이기 때문에, 리튬 이온 배터리에서 발생할 수 있는 액체 전해질의 누출이나 화재, 폭발 위험이 줄어듭니다.
에너지 밀도
고체 전해질은 더 많은 리튬 이온을 효율적으로 이동시킬 수 있어서, 같은 크기의 배터리에서 더 많은 에너지를 저장할 수 있습니다. 이는 전기차의 주행 거리를 늘리고, 전자기기의 사용 시간을 연장하는 데 기여합니다.
수명
전고체 배터리는 충전과 방전 과정에서 리튬 덴드라이트 형성이 적어 배터리 수명이 더 길어집니다.
작동 온도 범위
광범위한 온도에서 안정적으로 작동할 수 있어, 극한 환경에서도 사용 가능합니다.
전고체 배터리 단점
제조 비용
현재 기술 수준에서는 고체 전해질의 제조 비용이 높고, 대량 생산 과정이 복잡합니다.
전해질과 전극 간의 계면
고체 전해질과 전극 간의 계면에서 이온 전달 효율이 낮을 수 있으며, 이는 전체 배터리 성능에 영향을 줄 수 있습니다.
리튬 이온 배터리와의 차이점
리튬 이온 배터리 기술은 이미 상업화되어 대량 생산이 가능하며 비용 대비 효율적입니다. 또한 빠른 충전과 방전이 가능하여 전력을 빠르게 제공할 수 있습니다. 하지만 리튬 이온 배터리는 액체 전해질을 사용하기 때문에 누출이나 과열 시 화재와 폭발의 위험이 있습니다. 그리고 충전과 방전 과정에서 발생하는 덴드라이트 형성으로 인해 수명이 제한될 수 있습니다.
전고체 배터리와 리튬 이온 배터리의 가장 큰 차별점은 전해질의 상태입니다. 전고체 배터리는 고체 전해질을, 리튬 이온 배터리는 액체 전해질을 사용합니다. 한편, 전고체 배터리는 리튬 이온 배터리보다 더 안전하고 높은 에너지 밀도를 가진다는 강점이 있습니다. 하지만 리튬 이온 배터리는 제조 비용이 낮고 기술이 성숙하여 널리 사용되고 있는 데 반해 전고체 배터리는 아직 개발 단계에 있으며 비용과 생산 면에서 풀어야 할 과제가 있습니다.
전고체 배터리와 리튬 이온 배터리는 각각의 장단점이 존재하지만 둘 다 현대 사회에서 에너지를 효율적으로 저장하고 사용하는 데 핵심적인 역할을 하고 있습니다. 이들 기술의 발전은 전기차, 휴대용 전자기기, 그리고 재생 에너지 저장 시스템의 효율성과 성능을 크게 향상시킬 잠재력을 가지고 있기 때문에 앞으로도 주목할 필요가 있습니다.
