전고체전지

• 우수한 안전성 
  고체 전해질은 폭발 및 발화성이 없어 온도 변화에 의한 증발이나 외부 충격에 의한 누출의 위험이 적습니다. 또한, 부피 팽창이 발생하지 않으며 열 및 압력과 같은 극한의 외부 조건에서도 정상적으로 작동할 수 있습니다.

• 높은 에너지 밀도 
  적층형 바이폴라 구조로서의 장점을 가지고 있습니다. 유기 전해액을 고체 전해질로 대체하면 집전체의 양면에 음극과 양극이 결합된 바이폴라 전극을 제조할 수 있습니다. 

• 고출력 (빠른 방전)  
  액체 전해질과 달리 리튬 이온이 용매에서 분리되는 탈용매화 반응이 필요하지 않습니다. 충방전 반응이 고체 내 리튬 이온의 확산 반응으로 반영되어 높은 출력을 기대할 수 있습니다.

• 간단한 구조 
  분리막이 필요하지 않습니다. 제조 과정에서 슬러리 상태의 고체 전해질이 양극 활물질 위에 코팅됩니다. 액체 전해질 주입 공정 없이 연속 공정을 통해 다양한 형태의 다층 전지를 구현할 수 있습니다.

고체 전해질의 합성방법으로는 기계적 분쇄법이 가장 흔하게 사용되고 있습니다. 기계적 분쇄를 통해 고체 전해질은 수십 ㎛ 수준의 크기를 갖지만, 입자 크기가 이렇게 커지게 되면 전고체 리튬 이차전지의 전해질 층이 두꺼워지게 됩니다. 전해질층 두께가 증가하면 전지의 에너지 밀도를 포함한 전지 성능이 감소하는 문제가 발생합니다. 따라서, 전해질층의 두께 감소를 위하여 수 ㎛ 이하의 크기를 갖는 고체 전해질을 제조하는 것이 중요합니다. 이러한 상황에서 Neos, DISCUS 같은 네취의 비드밀은 목표한 입도에 맞게 고체 전해질의 입자 크기를 조정하기 위한 솔루션을 제공할 수 있습니다.

고체 전해질 연구에서 가장 우선되는 부분이 소재 연구입니다. 고체 전해질은 황화물계, 산화물계와 같은 무기 고체 전해질과 폴리머와 같은 유기 고체 전해질로 나눌 수 있습니다.

배터리 원재료들은 열처리 및 소성 과정을 거치게 됩니다. 소성이란, 조합된 원료를 가열하여 경화성물질을 만드는 것을 말합니다. 열처리 및 소성을 위해, 배터리 원재료의 열적 특성을 파악하는 것은 중요합니다.

소재의 열분석을 통해, 각 소재가 가지고 있는 조성에 따른 열적 거동을 확인 할 수 있습니다. 예를 들어, O2, H2 와 같은 활성 가스와 반응하는 소재의 경우, 소재와 가스가 반응함에 따라 소재의 특성이 변하게 됩니다. 이를 방지하기 위해 Glove box에서 N2, Ar과 같은 불활성 가스 분위기에서 열중량 변화를 분석하는 TGA 방법과 고압샘플팬으로 실링함으로써 활성 가스와 반응을 방지하여 소재 만의 열적 특성을 분석하는 DSC 방법이 있습니다. 추가로, TGA 또는 STA 에 GC-MS또는QMS를 커플링함으로써, 열분석 시 파생된 가스 또한 함께 분석할 수 있습니다. 또한, 물질의 소성을 평가하기 위해 DIL 나 TMA 장비를 활용할 수도 있습니다.