최신 리튬 이온 2차 전지의 현황과 

전고체 전지에 관한 모든 것

오늘날 지구 온난화가 심각한 문제로 대두됨에 따라, 이산화탄소를 내뿜는 휘발유 자동차 대신 전기 에너지를 사용해 달리는 전기 자동차 시장이 점점 커지고 있다. 현재 전기 자동차에 쓰이는 전지(battery)는 리튬 이온 2차 전지로, 전해질로 유기용액을 쓰기 때문에 화재 위험성을 안고 있다. 그래서 관련 업체들은 고체 전해질을 사용한 리튬 이온 2차 전지, 즉 전고체 전지(all solid‑state battery)로 바꾸려는 개발, 연구를 계속하고 있다. 

전고체 전지는 리튬 이온 2차 전지의 다양한 문제를 해결하고, 전기 기술의 성능과 안전성을 향상시키는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 이 책은 전고체 전지의 원리와 구조, 응용 방법과 장단점, 안전성까지 전고체 전지에 대한 모든 내용을 다루며, 전고체 전지가 어떻게 우리의 일상과 미래를 혁신할지 알려준다.

2050 탄소중립을 위한 미래 모빌리티로의 전환

친환경차의 대중화, 보급화

최근 들어 지구 온난화 현상에 따른 전 세계적인 기후 변화가 심각한 문제로 대두되고 있다. 2019년, 세계 121개국은 이 문제의 심각성을 깨닫고‘2050 탄소중립 목표 기후 동맹’을 맺었는데, 이는 2050년까지 지구상의 온실 가스 배출량을 영향력이 없는 수준으로 줄이는 환경 목표를 의미한다. 2050년 탄소중립을 달성하기 위한 핵심 과제 중 하나는 ‘깨끗하고 지속 가능한 에너지 시스템의 구축과 에너지 저장 기술의 혁신’으로, 우리나라 역시 이러한 기조 속에서‘2050 탄소중립 추진전략’을 발표했으며,  경제 구조의 저탄소화 분야에서 ‘미래 모빌리티로 전환’- 친환경차 가격·충전·수요 혁신을 통해 수소·전기차 생산, 보급 확대, 전국 2천만 세대 전기차 충전기 보급, 도시·거점별 수소 충전소 구축하겠다는 목표(2020.12.7.)를 세웠다. 탄소 중립을 실현하기 위한 전략에서 온실 가스 배출을 줄이는 것은 아주 중요한 요소이기 때문에, 화석 연료를 사용해 달리면서 탄소를 배출하는 휘발유 자동차 대신, 전기나 수소를 사용한 자동차를 대중화, 보급화에 힘쓰겠다는 것이다. 

차세대 2차 전지의 핵심 기술인

전고체 전지의 현재와 미래

현대 사회에서 전지는 생활 전반에 쓰이는 필수적인 존재로, 많은 종류의 전지 중에서도 주목받고 있는 것이 환경을 오염시키지 않는 수소 연료 전지와 2차 전지이다. 그중에서도 리튬 이온 2차 전지(lithium-ion secondary battery)는 높은 에너지 밀도와 높은 기전력, 고속 충전 및 적은 자기 방전 등의 장점으로 전기 자동차의 배터리로 널리 쓰이고 있다. 그러나 리튬 이온 전지에는 치명적인 단점이 있는데, 바로 전해질인 유기용액이 화재 위험성을 안고 있다는 것이다. 

전고체 전지(all solid-state battery)는 현재의 리튬 이온 2차 전지의 액체형 전해질을 고체형 전해질로 대체한 것으로, 고체형 전해질을 사용하면 발화 위험성을 완전히 제거할 수 있다. 또한 동시에 내열성이 개선되며 전지의 중량 및 부피 대비 에너지 밀도가 높아져서 뛰어난 성능을 가지게 된다. 그렇기에 전고체 전지는 리튬 이온 전지의 다양한 문제를 해결하고, 전지 기술의 성능과 안전성을 향상시키는 데 중요한 역할을 하는 전지이다. 전고체 전지가 상용화되면 전기 자동차의 주행 거리가 증가하고, 전자기기의 배터리 수명이 연장되는 등 많은 응용 분야에서도 큰 발전을 이룰 수 있을 것이다. 

이 책은 이러한 혁신적인 기술인 전고체 전지의 원리를 비롯해 구조와 응용 분야, 장단점, 안정성 등 전고체 전지에 대해 다룰 수 있는 모든 내용을 다루며 독자들의 이해를 돕는다. 첨단 전지 기술의 중요성과 잠재력을 알기 쉽게 설명하고 있는 책으로, 미래의 에너지를 모색하는 독자들에게 도움이 될 것이다.  

프롤로그 

1장 최신 리튬 전지의 현황

1-1 리튬 이온 이차 전지 

1-2 리튬 이온 이차 전지의 원리 

1-3 리튬 이온 이차 전지의 장점과 단점 

1-4 리튬 이온 이차 전지의 과제 

1-5 이상적인 전지는 무엇인가? 

2장 전고체 전지는 무엇인가?

2-1 전기 에너지의 미래

2-2 전고체 전지 개발의 역사

2-3 전고체 전지 원리와 구조 

2-4 전고체 전지의 종류

2-5 전고체 전지의 특징 

2-6 전고체 전지의 장점과 단점

2-7 전고체 전지의 용도

3장 고체 전해질

3-1 고체 전해질은 무엇인가?  

3-2 고체 전해질의 원리 

3-3 고체 전해질의 종류 

3-4 산화물 타입과 황화물 타입

3-5 금속 이온 전도성 고체 전해질

3-6 리튬 이온 전도성 고체 전해질

3-7 전고체 전지에 필요한 새로운 재료 

4장 자동차를 위한 전고체 전지의 개요

4-1 도요타 자동차, 전고체 전지 탑재

자동차 시제품 발표! 

4-2 전기 자동차 

4-3 전기 자동차의 종류

4-4 BEV용 전지가 갖춰야 할 성능

4-5 BEV용 전지가 충족해야 할 기타 조건

5장 전고체 전지 개발의 현황

5-1 벌크형과 박막형

5-2 요오드 리튬 전지 

5-3 황화물형 전고체 전지 

5-4 산화물형(세라믹스형) 전고체 전지

5-5 휴대성 

5-6 전고체 전지의 가능성 

6장 화학 전지의 원리와 구조

6-1 전류와 전자

6-2 금속의 용해와 산화 환원

6-3 용해 에너지 

6-4 세계 최초의 화학 전지: 볼타 전지 

6-5 건전지의 원리와 구조

6-6 그 이외의 다른 건전지

7장 이차 전지의 원리와 구조

7-1 일차 전지와 이차 전지 196

7-2 납축전지의 원리와 현황 201

7-3 니켈-카드뮴 축전지 208

7-4 니켈 수소 전지 213

7-5 금속 리튬 이차 전지 218

7-6 유기물 이차 전지 221

7-7 이차 전지의 성능 비교 229

8장 그 이외의 다른 최신 전지

8-1 수소 연료 전지(hydrogen fuel battery)

8-2 공기 아연 전지(zinc-air battery) 

8-3 태양 전지(solar battery) 

8-4 원자력 전지(nuclear battery)

8-5 이온 농담 전지와 생체 발전  

참고문헌