[ 기술의 필요성 ]

소형 휴대기기용 전원으로서 시장에 등장한 리튬 이온 이차전지는 대형화의 실현을 통해 전기자동차와 ESS전원에 이용이 진행되어, 그 시장도 점점 확대되고 있다. 이 전지의 대형화와 용도의 다양화에 따라 안전성과 신뢰성 향상이 어느 때보다 요구되고 있어 현재 사용하고 있는 가연성 유기 전해액을 불연성 고체 전해질로 대체한 전고체 리튬 이차전지에 대한 기대가 높아지고 있다. 또한, 에너지 밀도의 관점에서도 전해액을 사용하지 않아 단셀을 팩캐징하지 않고 직렬로 연결할 수 있어 전지를 모듈화할 때 액계 전지에서 도달할 수 없는 높은 에너지 밀도를 실현할 수 있는 가능성이 있다. 그러나 현재는 재료와 전지 구성에 모두 해결해야 할 많은 과제가 있다. 특히, 전지가 모두 고체로 구성됨에 따라서 전극/전해질의 접촉 면적, 고체와 고체의 계면 제어, 입자 계면 저항 등의 문제를 해결하기 위하여서는 액계 전지의 연구와는 다른 접근이 필요하고 고체 전해질 및 전고체 이차전지의 연구를 위한 전용의 계측 수법이 필요하다.

[ 기술요약 ]

전고체전지 평가장치는 차세대 이차전지 ( 고체전해질적용 , 전고체전지 ) 의 셀 지그에 셀 부재 ( 고체전해질 ) 또는 전고체이차전지를 장착하고 셀 운전 환경 챔버에 넣어 온도 및 압력을 조정하고 필요에 따라서 분위기 가스를 공급한 후에 Potentiostat와 Galvanostat 를 이용하여 충방전시험과 EIS (전기화학적 특성) 분석하며 평가 항목은 다음과 같다.
(1) 에너지밀도 ( Energy density )
(2) 용량 ( Capacity )
(3) 사이클 수명 ( Cycle life )
(4) 효율 ( Efficiency )
(5) 환경영향 : 작동온도 / 작동압력/ 분위기 가스외
(6) 전기화학특성 *. 평가 표준화 검토

[ 전고체전지의 특성평가 사례 ]

전고체전지의 전지 특성의 평가는 기본적으로는 액체계 이차전지와 같은 측정 방법도 사용되며, 주로 정전류 충방전 측정에 의한 사이클 특성 및 출력 특성의 평가가 이루어진다. ( 정전류 충방전 측정은 기존 방법 참조 ) 벌크형 전고체 이차전지의 특성을 평가할 때는 펠렛 형태의 전지의 양극/음극의 양쪽에서 압력을 인가할 필요가 있고 고체전해질의 교류 임피던스 측정에 사용된 셀을 사용하는 것이 일반적이다. 한편, 박막 이차전지에서는 압력을 가할 필요가 없기 때문에 집전체에 직접 도선을 연결 할 수 있다. 그러나 황화물 계의 고체전해질등의 수분에 대한 내성이 없는 물질로 전지가 구성되어있는 경우 전지의 성능 평가는 글로브복스 또는 전용 밀폐 셀을 사용하여 수행해야 한다.