일본산업뉴스요약

한번 충전으로 400km 주행 배터리
히타치, 축전지의 용량을 두배로

-- 2020년의 실용화를 목표로 하다 --
히타치(Hitachi)제작소는 단 한 번의 충전으로 약 400km의 주행이 가능한 전기자동차(EV)용 리튬이온 배터리 기술을 개발하였다. 기존의 배터리와 비교해 용량이 2배로, 현재의 전기자동차보다 주행거리는 40%정도 늘어났다. 전극에 니켈의 합금 등을 사용하여 두께를 넓히는 등의 연구로, 대량의 전기를 충전할 수 있고, 내구성을 높여 충·방전을 반복하여도 성능이 떨어지지 않도록 하였다. 2020년의 실용화를 목표로 한다.

시판되고 있는 전기자동차로는 닛산자동차(Nissan Motors)의「리프(LEAF)」가 1회 충전으로 280km 주행이 가능하다. 400km에 도달한다면 전기자동차 보급에 탄력이 붙을 것이다.

리튬이온 배터리는 전극 사이를 리튬이온이 왕래하며 전기를 내거나 충전을 한다. 충·방전의 용량을 크게 하기 위해서는 전극에 비축되는 이온을 늘릴 필요가 있다.

개발된 배터리는 정극에 리튬이온을 비축하기 쉽도록 니켈을 주성분으로 하는 재료를 사용한다. 또한, 전극의 두께를 기존의 2배로 하여 비축되는 이온을 늘렸다.

부극은 통상적인 탄소계열 재료가 아닌, 리튬이온을 비축하거나 방출하기 쉽도록 실리콘을 주성분으로 하는 재료를 채택했다. 이러한 연구를 통해 보다 많은 전기가 충전될 수 있도록 하였다.

배터리의 성능을 나타내는 에너지 밀도는 기본 단위인 셀 상태로 기존의 약 2배인 1Kg당 320와트시(Wh)를 달성할 수 있는 실마리가 보였다. 리튬이온 배터리가 도달 가능한 최대치에 가까워진 것이다. 전기자동차에 탑재된다면, 표준 조건으로 동경~나고야보다도 먼 약 400km를 주행할 수 있게 된다고 한다.

계속해서 사용되면, 전해액과의 반응 등으로 전극의 표면에 피막이 생겨 성능이 떨어지는 과제의 해결에도 실마리가 보였다. 정극은 재료의 표면을 산화물질로 에워싸고, 부극에는 전해액에 불소계열의 첨가제를 넣는 등으로 피막의 발생을 낮췄다. 충·방전을 100회 반복해도 용량은 처음의 90% 이상을 유지할 수 있었다.

개발을 지원하는 경제산업성 산하의 신(新)에너지・산업기술종합개발기구는, 이런 수준의 성능을 가진 리튬이온 배터리의 실용화 기간을 2020년 전후로 전망하고 있다. 히타치가 개발한 배터리의 가격은 기존의 것을 크게 상회하지 않을 것으로 예상된다. 안전성의 확인 등을 추진해, 실용화로 이어질 수 있도록 할 계획이다.

리튬이온 배터리는 현재, 제일 우수한 배터리로 자리매김하고 있으나, 성능은 한계에 다다르고 있다. EV의 항속 거리를 더욱 연장시키기 위해 2030년경의 실용화를 목표로, 새로운 타입의 배터리개발도 추진하고 있다.

   -- 끝 --