배터리 발전은 왜 이렇게 느린건가요?

Question

신소재나 배터리 관련 뉴스를 많이 봤는데 발전 속도가 전혀 느껴지지 않아요 노트북 같은것도 예나 지금이나 몇시간 못하고 더이상 발전 가능성이 없는걸까요? 가장 상용성에 가까운 기술도 알려주세요

Answer 1

안녕하세요. 과학전문가입니다.

배터리의 핵심 키워드는 현재 '에너지 밀도'와 '안정성'에 있습니다.

밑의 내용 전에 간단히만 말씀드리면, 새로운 배터리 소재 개발이 한창이고 이미 나왔으나 충방전 및 안정성의 문제로 상용화 되지 못하고 있습니다.

1. 에너지 밀도

결국 한 공간에 얼마만큼 많은 에너지를 넣을 수 있는가에 대한 문제인데요. 요즘 기준으로 보면 '리튬 이온'이 되겠지요? 즉, 한정된 공간에 리튬이온을 얼마나 많이 집어넣을 수 있는가에 따른 문제가 됩니다.

현재 상용화되고 있는 리튬이온전지의 에너지 밀도의 효율성은 거의 끝까지 튜닝되었다고 보시면 됩니다. 즉, 구조적인 부분보다는 소재를 변경하여 돌파구를 찾아야하는데, 이는 '안정성' 및 '지속성'의 문제로 상용화가 되지 못하고 있습니다.

한가지 예로 리튬황배터리의 경우 에너지밀도가 현재 상용화된 리튬코발트배터리 대비 약 5배이상입니다. 하지만, 충방전 횟수는 50회 미만입니다. 다른말로, 오래 쓰지만 충전을 몇번 못하고 금방 망가져 버립니다. 이를 해결하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있습니다.

2. 안정성

리튬이온배터리 폭발사고 아시죠? 이제는 작은 기기뿐 아니라 자동차, ESS (발전용 저장소)와 같은 규모가 큰 시설 및 운반차에 적용되고 있습니다. 즉, 안정성이 더욱더 중요해지고 있다는 뜻이지요. 지금 상황에서 배터리 폭발이 일어난다면 인명사고로 이어질 확률이 예전보다 높습니다.

결국 '안정성'문제는 배터리의 발전의 장애물이 되게됩니다. 현재 가장 큰 문제는 '액체전해질'을 씀으로 인해 발생하는 가스, 발화 등의 문제이고, 이를 대체하기 위해 '전고체전해질'을 사용하는 배터리 개발에 한창입니다. 다만, 기존 리튬이온배터리보다 안정성이 향상된 대신 전해질의 이온전달도가 떨어져 성능은 떨어질 것으로 예측됩니다. 이를 보완하는 작업으로 상용화가 늦어지는 것으로 보입니다.

Answer 2

배터리의 발전이 느리기도 하지만, 상용화하는 것이 문제입니다.

상용화란 것은 기업의 입장에서 값싸게 대량생산을 하는 것을 의미합니다.

그렇게 해야 기업도 공장을 짓고 생산을 해서 이익을 취하게 되는데,

배터리의 경우는 아직 상용화를 하기에 넘어야할 산이 많다고 생각하시면 됩니다.