빅브라더's 업무창고

국내 연구진 덴드라이트 성장 방지용 첨가제 개발 현재 전기차의 적용되고 있는 리튬이온전지의 음극재는 흑연을 주원료로 사용합니다. 채굴의 용이성으로 단가가 저렴하기 때문에 경제성은 있지만 에너지 밀도가 낮은 충분한 양의 리튬이온을 품기에는 부족하다는 단점이 있습니다. 이를 보완하기 위해 고려하고 있는 것은 실리콘 대체재 인데 이 역시도 과도기적인 수준이며 궁극적인 목표는 리튬금속 음극재의 개발이라고 할 수 있습니다. 리튬 금속 음극재를 개발하는데 있어 가장 큰 걸림돌로 작용하는 것이 바로 나뭇가지처럼 배터리 내부에서 뾰족하게 잘하는 현장인 '침상의 리튬' 즉 덴드라이트에 따른 안정성 저하 문제입니다. 카이스트와 충남대 공동연구팀이 덴드라이트를 억제할 수 있는 이온성액체 첨가물을 개발했다고 하여 화제가 되고 있습니다. 이 첨가제는 분자구조가 대칭성을 띠면서 리튬의 덴드라이트 성장을 억제하여 배터리의 성능과 화재 등의 위험성으로부터 보호할 수 있다고 합니다. 리튬이온이 침상 덴드라이트에 달라 붙지 못하도록 균일한 리튬층을 유도하여 덴드라이트의 성장을 예방합니다. 실제 첨가제를 리튬금속배터리에 넣어 사용한 결과 성능이 3배 정도 높아지는 것으로 확인되었습니다. 궁극적으로 리튬 이온의 치명적인 단점인 화재 발생의 리스크를 낮출 수 있다는 면에서 상당한 의미가 있다고 하겠습니다. 

이제 리튬이온 배터리는 우리 생활에 없어서는 안 되는 필수적이 부품이 되었습니다. 전기 자동차의 에너지원이 되었고, 재생 에너지를 저장하기 위해 필수적인 저장장치인 ESS를 구성하기도 합니다. 그러나 우리가 공통적으로 당면한 문제는 급증하는 배터리 수요를 충족시키기 위해 충분한 리튬과 다른 주요 광물들을 추출할 수 없다는 점입니다. 새로운 광산을 건설하기에는 비용이 너무나 많이 들고 채굴까지는 수년 간의 노력이 필요합니다. 또한 광산 채굴은 지역 수자원을 오염 시킬 수 있으며 인근 지역으로 유출되어 오염 등의 수많은 문제들을 야기할 수도 있습니다. 따라서 이런 문제점들을 해결하면서도 리튬이온 배터리를 사용하기 위해서는 배터리의 소재의 재활용 능력이 필수적이라 하겠습니다.  이런 이유로 최근 배터리 시장에서는 배터리 셀 생산에 버금가는 배터리 소재의 재활용에 관심이 높아지고 있습니다. 사실 그동안은 소재를 사용하여 배터리 셀을 생산할 경우 기존 제품보다 품질이 낮고 수명이 단축되어 전기자동차와 같은 이용 분야에서 제대로 적용할 수 없다라는 우려가 많았습니다.  그러나 줄(Joule)에서 발표한 새로운 연구에 따르면 리튬이온 배터리의 가장 비싼 구성 요소인 양극재는 세심하게 가공한 재활용 방법을 사용할 경우 처음 만들어진 양극 배터리만큼 성능이 좋을 수 있다고 합니다. 오히려 재활용 된 양극재로 만들어진 배터리는 더 오래 지속 될뿐 더러 더 빨리 충전 될 수 있습니다. 이번 줄에서 발표한 이 연구 결과는 매우 인상적이라고 할 수 있습니다. 우스터 폴리테크닉연구소에 '얀 왕'은 11년 전부터 배터리 재활용 연구를 시작했습니다. 향후 10년 동안 배터리 시장이 10배 성장할 것으로 예상하고 있으며 리튬이온 배터리를 재활용 하는 것은 배터리를 위한 공급망(SCM)차원에서 매우 중요한 일이라고 생각하고 있습니다. 배터리를 재활용하기 위해 사용되는 가장 일반적인 방법은 배터리 전체를 분해하여 모두 녹이거나 산에 용해 하는 것입니다. 그 결과 검은색 덩어리가...