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Nikkei X-TECH_2020.12.28

'플라잉 기지국'용 배터리에 전수지 배터리 후보
중량 당 에너지 밀도를 2배로, 정치용 축전지로도 활용 전망

전수지 배터리 개발업체인 APB와 HAPS모바일은 20년 12월 24일, 성층권을 비행하는 기지국 ‘HAPS(High Altitude Platform Station)’용 배터리 개발에서 기본 합의했다고 발표했다. HAPS모바일은 23년에 상용화 예정인 HAPS의 배터리로서, 여러 개의 차세대 배터리를 연구기관 등과 공동으로 개발하고 있으며 이번에 새롭게 전수지 배터리도 후보가 됐다고 밝혔다.

기체의 경량화를 중시하는 HAPS에서 중량 당 에너지 밀도가 뛰어난 차세대 배터리 개발은 필수다. 현행 리튬이온 2차전지(LIB)는 너무 무겁기 때문이다. HAPS모바일은 18년부터 물질∙재료연구기구(NIMS)와 공동으로, 정극의 활물질에 산소를 사용하는 리튬공기 2차전지를 개발하고 있다. 유황을 활물질로 한 리튬유황(Li-S) 2차전지도 고려하고 있다. 전수지 배터리의 기본원리는 LIB와 같다. 때문에 HAPS용에서는 전극 재료의 변경으로, (현행의 APB의 배터리와 비교해) 중량 당 에너지 밀도를 2배로 늘리는 것을 목표한다고 한다.

전수지 배터리는 정극과 부극의 활물질을 수지로 피막해 수지집전체에 도포함으로써 양 전극을 형성하고, 그들을 세퍼레이터의 양측에서 끼움으로써 셀이 된다. 일반적인 LIB에 사용되는 전해액은 존재하지 않는다. 단셀을 쌓기만 하면 적층화가 가능하기 때문에 모듈 전체의 부품 개수가 적어도 되고, 제조 프로세스와 비용을 기존의 배터리와 비교해 삭감할 수 있다. 부품 개수가 적기 때문에 콤팩트화가 용이하다. 또한 단락이 발생할 때의 발화 위험도 낮다고 한다. 재료 전체가 수지이기 때문에 금속을 사용하는 배터리보다 가볍다.

HAPS는 인터넷 환경이 정비되지 않은 지역에, 성층권에서 LTE나 5G 등의 이동통신 서비스를 제공하는 무인 항공기를 말한다. 주간에 태양광 발전한 전력을 야간 비행에서 소비하기 때문에 “가벼워야 하고 전기자동차의 2~3배의 대용량 배터리가 필요하다”(HAPS모바일 에너지개발추진부의 니사야마(西山) 부장). 그러나 현시점에서는 조건을 충족하는 제품이 개발되지 않았다. 상용화 시에는 이륙하고 나서 다음에 착륙할 때까지 수 개월~반 년은 하늘을 계속 비행해야 하기 때문에 신뢰성도 필요하다. 또한 착륙 후에는 메인터넌스를 시행하고 또다시 이륙한다. HAPS모바일에서는 20년 10월에 약 20시간의 테스트 비행에 성공했다.

APB의 신도(進藤) 이사에 따르면, 전수지 배터리는 현시점에서 1000 사이클의 충방전이 가능하다고 한다. APB는 HAPS 등의 이동체 기기 외에 정치용 축전지로 활용하는 것도 전망하고 있다.

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