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Nikkei X-TECH_2021.12.8

'배터리 토론회'로 본 배터리 연구 최전선
LIB 편중에 위화감

'제62회 배터리 토론회'가 2021년 11월 30일~12월 2일에 열렸다. 1년에 한 번 열리는 ‘배터리 분야의 세계 최대급 학회’(NEDO)로, 기자는 취재를 위해 개최장인 파시피코(Pacifico) 요코하마를 방문했다. 기자는 입사 2년째이기 때문에 실제로 열리는 배터리 토론회 참가는 처음이다.

배터리 토론회는 배터리 개발의 최첨단을 알 수 있는 장소다. 강연 자체의 학술적 가치는 물론 각 강연의 청강자 수는 배터리 관계자의 주목도를 가늠하는 척도가 된다. 이번 행사장에는 8개의 강연장이 마련되었고, 주제별로 8개의 강연이 동시에 진행되었다.

어떤 강연장에서는 리튬이온배터리(LIB)의 양극에 관한 강연이 이어지고, 다른 강연장에서는 공기 배터리에 관한 강연이 이어지는 식이다. 청강자는 각 방을 자유롭게 드나들 수 있고, 관심이 높은 주제일수록 청강자가 많이 모였다. 기자가 현장에서 본 각 테마의 성황 정도와 강연 편수의 테마별 내역을 보고하겠다.

아마도 가장 많은 청강자를 불러 모은 테마는 LIB에 관한 연구였다. 그 중에서도 기자가 강하게 흥미를 느낀 것은, LIB의 ‘안전성’에 포커스를 맞춘 강연장이 준비되어 있고 그곳에서 활발한 토론이 이루어지고 있었다는 점이다. LIB 업체들이 안전성을 추구하는 것은 당연하지만 대학 관계자들의 강연도 많았다.

말할 필요도 없이 LIB의 안전성에 관한 연구는 매우 중요하다. LIB에 기인하는 전기자동차(EV)나 축전지 시스템의 발화 사고가 잇따르고 있어 향후 보급 확대를 앞두고 과제가 되고 있기 때문이다. 다만 안전성이라고 하면 아무래도 신규 전극이나 차세대 배터리와 같은 연구에 비해 임펙트가 부족하다. 그러나 실제로는 산업계뿐 아니라 대학의 기초연구 차원의 보고도 다수 있으며, 한창 논의가 이루어지고 있던 분야였다.

LIB 이외의 차세대 배터리에서는 나트륨이온배터리(NIB)에 많은 청강자가 모여들었다. NIB의 실용화에 대한 높은 기대감이 배터리 관계자들 사이에 존재하는 것으로 보인다. 플루오린화물(Fluoride) 이온 배터리도 NIB만큼은 아니지만 성황이었다.

반면 공기 배터리는 의외로 청강자가 적었다. 공기 배터리에 대한 희망이 별로 없거나 학술적 주목도가 그리 높지 않았을 수도 있다.

-- 강연 건수 중 최고는 LIB --
이제 테마별 강연 건수의 내역을 살펴보자. 축전지 분야에서의 최고는 ‘LIB의 양극’(52건)이었다. 그 뒤를 이어 ‘LIB의 음극’(45건), ‘LIB의 대형화, 안전성, 평가’(43건), ‘LIB의 전해액, 첨가제, 도전재, 바인더’(28건)로, LIB(전고체 제외) 관련 강연이 상위 4위를 모두 차지한다. 이러한 사실을 통해서도 배터리 연구에서는 아직도 LIB가 주역 자리를 계속 차지하고 있다는 것을 알 수 있다.

공동 5위는 26건으로 ‘산화물계 고체 전해질’과 ‘리튬-황(Li-S) 배터리’가 차지했다. ‘황화물계 고체 전해질’(23건), ‘NIB’(23건), ‘F이온 배터리’(18건), ‘공기 배터리’(15건), ‘전고체 LIB의 양극’(14건), ‘폴리머계 전해질’(13건), ‘전고체 LIB의 음극’(12건)으로 이어진다.

21년 강연 건수는 20년에 비해 전체적으로 증가 추세였다. 다만 분야마다 증가 폭에 편차가 있었다. LIB의 강연 건수는 약 1.5배로 증가한 한편, Li-S배터리나 NIB 등의 차세대 배터리는 약 1.1배 증가에 그쳤다.

LIB의 강연 중에는 Li금속 음극 등 차세대 LIB에 관한 연구가 포함되어 있지만 LIB의 성능이나 비용 저감에 한계가 보이고 있어, 연구개발의 주전장이 차세대 배터리로 옮겨가고 있다. 이러한 상황에서 LIB 연구가 가속되고 있는 점은 마음에 걸렸다.

한편 LIB의 과제와 차세대 배터리의 과제는 비슷하다고 느꼈다. 예를 들면, 충방전 시의 부피 팽창이나 도전(導電) 네트워크의 확보는 많은 연구에서 주요 과제로 거론되고 있고, 해결을 위한 어프로치에도 유사성이 있었기 때문이다. LIB의 연구를 통해 얻은 지식을 차세대 배터리 개발에서 충분히 활용할 수 있다면 이러한 경향도 반드시 나쁘지 않을지도 모른다. 내년 이후에 어떻게 변화할지 기대된다.

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