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토요타, 전고체 전지 실험용차 2020도쿄 올림픽에 선보인다

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글 : 채영석(charleychae@global-autonews.com)
승인 2020-01-16 11:58:11

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토요타가 전고체 전지의 개발 현황과 과제에 관해 발표했다. 전고체 전지는 기존 전해질을 고체로 함으로써 높은 에너지 밀도와 출력성능을 갖추게 되는 것이 특징이다. 항속거리와 충전 시간에 문제가 있는 배터리 전기차용 차세대 전지로서 당초에는 2030년을 목표로 했었다.

 

토요타는 2019년 소형 배터리 전기차의 실험 주행에 성공해 2020년 도쿄 올림픽 중 실험용차를 공개할 것이라고 밝히고 있다.

 

토요타는 지금의 리튬 이온 배터리는 장거리 주행용으로는 적합하지 않아 전고체 전지로의 전환을 서두르고 있다.

 

리튬이온 배터리의 에너지 밀도는 300Wh/L, 출력 밀도는 8,000W/L다. 이에 비해 전고체 전지는 400에서 800Wh/L전후의 에너지 밀도를 커버할 수 있다. 에너지밀도가 높은 만큼 같은 크기로 높은 용량의 배터리가 탑재될 수 있다.

 

또 전고체 전치는 액체의 전해질을 사용하지 않기 때문에 전극의 쇼트를 막는 분리막이 필요없다는 특징도 있다. 분리막은 절연체인데 리튬이온을 통하는 섬유소재로 만들어진다. 액체 전해질의 경우 분리막이 없으면 압력 등으로 단전된다. 유화물질 또는 유기용제를 사용하기 때문에 폭발 및 인화 위험성도 있다. 전해질이 고체라면 전극은 전해질에서 분리되어 있기 때문에 각각의 분리막은 필요없다.

 

토요타는 전고체 전지의 연구개발 중 LGPS라고 하는 새로운 소재로 만든 전고체 전지는 리튬 이온 배터리보다 3배의 전류가 흐르는 것을 확인할 수 있었다고 밝혔다. 영하 30도, 영상 100도에서도 안정된 충방전이 가능한 것도 확인됐다. 빙점하의 저온과 물이 끓는 수준에서도 작동하는 것도 전해질이 고체인 것의 장점이다.

 

전고체 전지의 기초기술 실용화에는 양산 등 제조 기술의 문제가 있다. 고체 전해질을 어느정도 무게의 전지 형태로 할 것인가 하는 문제도 그중 하나다. 실험용으로 코인형이나 원통형으로 만드는 것은 그다지 어렵지는 않다. 하지만 전기차처럼 대 용량, 대 출력으로 하면 셀을 여러 장 집적한 모듈을 만들어야 한다.

 

토요타는 2020 도쿄올림픽에 전고체 전지를 탑재한 배터리 전기차를 소개할 예정인데 실제 양산은 2030년 이후에나 가능할 것으로 예상하고 있다.  

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