일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2023.10.3

파나소닉홀딩스의 전고체 배터리
3분만에 충전 가능, 기존 배터리의 20배 이상

파나소닉홀딩스는 2023년 9월, 현재 개발 중인 전고체 배터리를 언론에 최초로 공개했다. 충전 시간은 충전율 10%에서 80%까지 3분이 소요. 충∙방전 사이클 수명은 “(상온의 경우) 1만~10만회”(파나소닉홀딩스)로 길다.

기술적으로는 2020년대 후반에 실용화가 가능할 전망이지만, 구체적인 용도나 양산 시기는 검토 중이라고 한다. 단시간에 충전할 수 있다는 장점을 활용한 다양한 용도를 상정하고 있지만, 현재 가장 유망한 것은 항속 시간이 짧아도 상관없는 용도의 드론이라고 한다.

-- 기존 배터리의 20배 이상의 속도로 충전 --
파나소닉홀딩스에 따르면 이 전고체 배터리는 ‘높은 입출력형’. 즉, 에너지밀도보다 충∙방전 속도를 우선시한 타입이라고 한다. 3분이라는 초급속 충전은 C레이트(배터리 충∙방전율)로 약 15C이다.

스마트폰용을 포함한 기존의 민생용 리튬이온2차전지(LIB)에서는 대부분 급속 충전이라고 해도 1/2~1C, 즉 충전에 1~2시간은 걸린다.

배터리에 있어서 충∙방전 성능과 충∙방전 사이클 수명은 일반적으로 정의 관계가 있으며, 전고체 배터리에서도 마찬가지이다. 특히 액체 전해질의 리튬이온2차전지의 경우, 극단적으로 짧은 사이클 밖에 돌아가지 않는 섭씨 60도의 고온에서도 이 전고체 배터리는 높은 용량 유지율을 유지할 수 있다고 한다.

전고체 배터리이기 때문에 액체 누출 등의 우려도 없어, 안전성이나 신뢰성에서도 기존의 리튬이온 2차전지보다 높다고 한다.

-- 조사용 드론의 사용법에 적합 --
파나소닉홀딩스에 따르면  입출력형 배터리가 철탑 등의 상태를 조사하는 드론의 사용법에 적합하다고 한다.

그 이유는 첫째, 드론이 날아오르려면 상당히 큰 출력이 필요하다. 부상(浮上) 중에도 자세 제어를 위해 순간적으로는 100~150C라고 하는 대전류가 필요한데 입출력형 배터리는 여기에도 대응할 수 있다고 한다.

둘째, 이러한 드론을 이용한 조사에서는 1회당 몇 분이 소요된다. 조사 후 일단 착륙시켜 데이터를 체크하고 다시 비행시키는 작업이 반복된다. 그러나 기존 축전지는 금방 배터리가 소진되며, 재충전에도 시간이 걸리기 때문에 미리 완충된 배터리를 20개 이상 휴대해 자주 교체하는 사용법이 많다.

한편, 이번 높은 입출력형 전고체 배터리는 몇 분간의 비행으로 배터리 용량이 거의 없어도 기체를 착륙시켜 데이터를 체크하는 사이에 충전해 다시 비행시킬 수 있다. 무거운 배터리를 여러 대 휴대할 필요가 없는 것이다.

현시점에서 파나소닉홀딩스는 아이로보틱스의 소형 드론을 이용해 이번 전고체 배터리 실험을 진행하고 있지만, 다른 드론 제조사와의 공동 개발도 적극적으로 추진하고 싶다고 한다.

-- 에너지밀도는 아직 낮아 --
과제는 현 시점에서 에너지밀도가 기존의 리튬이온2차전지보다 낮다는 점. 하지만 2020년대 후반에는 에너지밀도를 기존 리튬이온2차전지 수준으로 끌어올릴 수 있을 것이라고 한다.

이번과 같은 높은 입출력형에 대해서는 파나소닉홀딩스가 연구개발과 용도 개척을 담당, 파나소닉에너지 등은 사업화에 보다 가까운 리튬이온2차전지 및 차세대 리튬이온2차전지를 개발 중으로, 각각의 역할 분담을 도모하고 있다고 한다.

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