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불소이온 배터리

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불소이온 배터리(FIB, Fluoride-ion battery)는 플루오린(F)의 음이온인 플루오라이드(F⁻)를 기반으로 리튬이온 배터리보다 작고 가벼운 패키지에 훨씬 더 많은 에너지를 주입할 수 있는 차세대 배터리 기술이다. 2020년 토요타-교토대학 연구팀이 불소이온 배터리 시제품을 개발했다. 이 배터리는 불소 이온 전도 전해질을 통해 불소 이온을 전극에서 다른 전극으로 차단해 전기를 발생 시킨다. 불소, 구리, 코발트로 구성된 양극 또는 음전하 전극과 주로 란타넘으로 만들어진 음극 또는 양전하 전극을 사용한다. 연구진은 이 배터리의 이론적 에너지밀도가 높아 1회 충전 시 주행가능 거리가 현재의 리튬이온 배터리보다 최대 7배 더 길다는 것을 확인했다.

다만 FIB가 고온에서만 작동하는 문제를 해결해야 한다. 불소이온은 고체 전해질이 충분히 가열됐을 때 유용하게 전도성이 발생하는데 이는 실용적이지 못한데다 높은 온도로 인해 전극이 팽창할 수 있다. 또 어떤 이온을 사용해야 하는지, 어떤 화학 물질로 전극과 전해질을 구성해야 하는지 등 최적의 원소 조합을 찾아야 한다. 이는 배터리 성능을 결정하는데 중요하기 때문이다. 이 때문에 전문가들은 FIB가 2030년대에 상용화될 것으로 보고 있다.[1]

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개요[편집]

1세대 전고체 배터리라고 할 수 있는 리튬 폴리머 배터리(LPB)와 리튬이온 폴리머 배터리(LiPB)는 상온에서 작도 ㅇ가능한 폴리머 전해질을 개발하지 못해서 지금까지도 상용화되지 못하고 있다. 불소이온 배터리는 양이온인 리튬 대신 음이온인 불소이온이 음극과 양극을 움직인다. 그래서 리튬이온 배터리와 비교하여 충방전 시 이온의 이동 방향이 반대이다. 세라믹 분리막으로 FIB를 고체화한 전지가 2세대 전고체 배터리이다. 이 배터리도 LPB, LiPB와 같은 폴리머 전지와 마찬가지로 저온 성능이 문제가 되고 있다. 분리막 뿐만 아니라 양, 음극소재 개발도 완성도가 많이 떨어진다.

불소이온 배터리는 솔리드 스테이트 배터리는 기존의 리튬 이온 배터리의 화재나 폭발로 이어질 수 있는 확률이 훨씬 적기 때문에 복잡한 냉각 시스템이 필요하지 않다.[2]

각주[편집]

  1. ↑ 박상우 기자, 〈1회 충전으로 1천km 가는 차세대 배터리 나올까? 토요타, 교토대와 개발 착수〉, 《M오토데일리》, 2020-08-18
  2. ↑ 김수아 해외통신원, 〈(글로벌-Biz 24) 도요타, 독일에서 전기차 프리우스 판매 중단〉, 《글로벌이코노믹》, 2020-08-17

참고자료[편집]

같이 보기[편집]


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