일본산업뉴스요약

차세대 축전지의 열화 억제
저온 환경에서 사용하는 기기에 이용

오사카시립공업연구소의 다카하시(高橋) 연구주임, 야마모토(山本) 연구주임과 Sumitomo Seika(住友精化)는, 차세대 축전지로서 기대를 받고 있는 전고체 배터리(All Solid Battery)의 성능 열화를 억제하는 기술을 개발하였다. 전기저항의 원인이 되는「바인더」라고 부르는 재료를 배터리의 제작공정에서 열처리하여 제외한다. 겨울 산과 같은 저온의 과혹한 환경 등에서 사용하는 기기 등을 상정하여, 3년 후의 실용화를 목표로 한다.

과학기술진흥기구(JST)의 조성사업의 일환으로 개발하였다.

전고체 배터리는 연소하기 어렵고, 가연성의 전해질을 사용한 기존의 리튬 이온 배터리보다도 안전성이 높은 것이 특징이다. 대용량화가 쉽고 폭넓은 온도에서 이용할 수 있다. 반복하여 사용하면 성능이 열화되기 쉽다는 것이 실용화를 위해 해결해야 할 과제다.

신기술은 리튬 이온 배터리의 제조 등에서 일반적인 제작법「Slurry 코팅법」에서 사용한다. 바인더를 접착제와 같이 사용하여, 금속박막의 기판 위에 전극재료를 코팅하여 굳히는 공정이다.

연구팀은 바인더로 독자 개발한 Polycarbonate계의 재료를 채용하였다. 정극(正極)은 니켈∙망간∙코발트산 리튬 등의 전극재료와 고체전해질 등을 바인더에 섞어서, 기판이 되는 알루미늄박에 코팅한다. 부극(負極)은 흑연 등의 전극재료를 바인더에 섞어서 동(銅)박막에 코팅한다.

정극과 부극 사이에 황화물의 고체전해질을 끼워 적층, 프레스 가공한 후에 섭씨 225도에서 진공 열처리하여 배터리를 시작(試作)하였다. 배터리의 제조공정으로서 일반적인 Slurry 코팅법의 제조설비를 유효하게 이용할 수 있는 것도 이점이다.

바인더가 배터리 내부에 남게 되면 전자나 이온의 움직임을 방해하여, 고출력화나 장기수명화의 장해가 된다. 충·방전을 반복하면 바인더가 분해되어, 성능이 떨어지는 원인도 된다. 기존에는 PVDF(PolyVinylidene DiFluoride) 등을 바인더로 사용하였지만, 제거가 어려웠다.

신기술은 휴대전화나 몸에 장착하는 건강기구 등에 탑재하는 배터리 등에 도움이 된다. 겨울 산에서 사용하는 자동 체외식 제세동기(AED) 외에, 화산이나 심해, 발전소 등 가혹한 환경에서 사용하는 기기에 대한 응용도 시야에 넣는다.

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