전고체 전지 입문

새로운 에너지 사회 구축을 위한
차세대 리튬 이온 전지
지구 온난화에 따른 기상 이변 문제가 표면화되고 있는 가운데 이산화탄소의 발생량을 줄이는 것은 매우 중요하고도 긴급하게 해결해야만 하는 과제다. 이산화탄소를 줄이기 위해서는 화석 연료를 재생 가능한 자연 에너지로 전환해야 하고, 내연 기관을 사용하는 모빌리티도 전동화해야 한다.
미래의 에너지 사회를 구축하기 위해서는 높은 에너지 변환 효율로 전기 에너지를 저장하는 에너지 장치가 필요하다. 2차 전지는 이와 같은 목적에 부합하는 에너지 장치 중 하나로써, 다양한 자연 에너지를 도입할 수 있어 미래의 에너지 사회를 구상하는 핵심 기술로 인정받고 있다. 현재 ‘리튬 이온 전지’가 이와 같은 목적으로 응용되고 있는데, 에너지 밀도 등의 문제로 인해 앞으로 다가올 에너지 사회에서는 보다 높은 에너지 밀도를 가진 2차 전지가 필요하다. 이에 따라 높은 에너지 밀도, 절대적인 안전성, 매우 긴 수명 등의 특성을 지닌 전고체 전지가 주목을 받고 있다. 전고체 전지는 전해질을 고체화함으로써 지금까지 사용할 수 없었던 리튬 금속 음극 등의 고용량 재료를 사용할 수 있게 됐고, 액체에 비해 안정적이며 전지의 수명을 늘이는 데도 도움이 된다. 전고체 전지는 리튬 이온 전지의 결점을 모두 보완해 준다.
이 책에서는 2차 전지의 하나인 전고체 전지의 의의, 전고체 전지를 제작하는 방법, 공정 기술을 알아본다. 이 책에서 다루는 것은 황화물계의 고체 전해질과 산화물계의 전해질로 현실적인 셀 설계를 고려해 세라믹과 고분자가 복합된 형태의 전해질도 알아본다. 또한, 지금까지의 연구로 얻은 재료 개발 방법, 전지의 제작 방법, 향후 해결해야만 하는 문제점 등을 중심으로 설명했다.

(본 저서는 산업통상자원부(MOTIE)와 한국에너지기술평가원(KETEP)의 지원을 받아 출판하였습니다.)