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Date 2022/01/17 19:17:55
Name 어강됴리
Subject 전고체 배터리가 안되는 이유?





꽤 오래전부터 배터리 시장의 게임체인저가 될것이라고 말은 무성했는데 전고체 배터리가 쉽게 나오지 않는지 설명해주는 유튜브 클립을 발견했습니다. 


저야 뭐 비전공자에 관심만 있는 일반인이니 이 영상이 말하고자 하는 요점만 짚어보자면



1, 전고체 배터리는 리튬이온 배터리의 매질을 전해액에서 고체형태의 파우더로 바꾼형태이다. 
2. 액체 상태의 매질을 고체형태로 바꿨을때 필연적으로 공백, 보이드가 발생할 수 밖에 없다. 
3. 보이드를 제거하기 위해선 반도체 제조공정급의 코팅이 필요한데 가성비가 기존 배터리에 비해 100배, 양산에 성공해도 10배가 차이날것 
4. 전고체 배터리는 황산화물을 매질로 사용하는데 제조공정에서 발생하는 황화수소는 인체에 매우 유독 



등이 이 영상에서 요지이더군요 

시대가 시대라 전고체로 한방에 뒤집겠다던 도요타가 

도요타자동차가 14일 공개한 전기차 16종의 모습. <span class='bd'>[사진 도요타]</span>

우리도 전기차 만들어요오~~ 라며 뒤늦게 EV시장에 올라타는 퍼포먼스를 보여주던데
전고체 배터리 개발이 아마 쉽지 않나봅니다. 

국내 배터리 기업들도 기술개발은 하고 있다고 들었는데 과연 상용화가 될지.. 
전문가나 전공자분들의 의견도 궁금하네요 


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음란파괴왕
22/01/17 19:19
수정 아이콘
전고체 배터리 보면 줄기세포 생각이 납니다. 뭔가 게임체인저 같고 세상을 바꿀거 같은데 언제나올지 모르겠음.
김유라
22/01/17 19:21
수정 아이콘
좋은 내용 감사합니다. 배터리 현직다니는 동기들 얘기 들어보면 뭐... 전고체는 가망 없어보입니다.
차라리 나트륨 전지가 나왔으면 더 빨리 나올거 같다고 크크크
어강됴리
22/01/17 19:24
수정 아이콘
도요타는 망한거군요 크크크..
성격미남
22/01/17 19:28
수정 아이콘
도요타가 특허좀 가지고 있다고 광 팔때
솔직히 말도 안된다고 생각했습니다. 그렇게 광 팔고 있는 시간에 제품 떡하니 내놓으면 대박날건데 왜저러지?
러프윈드
22/01/17 20:01
수정 아이콘
망했다고 하기엔 시총2위고 라이벌 폭바랑 시총은 더 벌어졌습니다
아타락시아1
22/01/17 22:04
수정 아이콘
결국 미래에 무엇을 팔 것이냐가 핵심이라고 생각합니다. 토요타는 전기차로의 전환이 가장 더딘 자동차기업이라 명확한 결과물이 나오지 않으면 경쟁사들에게 점점 밀릴 것 같아요
노둣돌
22/01/18 09:40
수정 아이콘
그렇다면 도요타 주주들은 매도를 심각하게 고려할 타이밍이라는 의미가 되는군요.
러프윈드
22/01/18 13:49
수정 아이콘
그 모든것이 반영된게 현 주가 아닐까요?
반짝라귀
22/01/17 19:51
수정 아이콘
배터리에 대해서 잘모르기는 하지만.....반도체같은 경우도 새로운 세대가 나올때마다 현직에서는 절대 안될꺼라 이야기하기는 합니다^^;그래도 결국 되기는 하더라구요
葡萄美酒月光杯
22/01/17 20:47
수정 아이콘
나트륨전지는 이미 나와있습니다. 양산을 어떻게 하냐(정극재 음극재의 대량생산)가 문제일뿐.
그런데 나트륨전지도 태생적한계가 있어서 리튬전지의 보조가 될수는 있어도 대체는 안돼요.
한마디로 나트륨이 그렇게 좋으면 애초에 리튬이온이 안 나왔죠.
성격미남
22/01/17 19:25
수정 아이콘
일단 고체전해질의 이온전도도가 기존 리륨이온전지의 액체전해질보다 낮아서 출력이 잘 안나와요..
충전 조건(온도, 속도)도 좀 까다롭고

이게 일단 어느 정도 해결되고 나야 양산성이나 환경오염 같은걸 논해보죠...
괜히 요거 연구 줄창하는 국내 배터리3사가 빨라야 2030 이야기 하는게 아닙니다 크크
티오 플라토
22/01/17 19:32
수정 아이콘
저도 전고체전지 관련 연구를 한 적이 있는데, 상용화까지 10년, 돈을 정말 많이 투자해도 5년이 넘게 걸릴 거라는 게 중론이고, 양산이 된다고 하더라도 현재 액체전해질정도까지 가격이 떨어지려면 훨씬 더 많은 시간이 필요할 거기 때문에, 현재 배터리 구조가 바로 도태되지 않을 걸로 다들 예상하더라구요.
언급하셨듯 황화계 물질이 현재 제일 좋은데 수분에 불안정하기 때문에 이걸로 양산은 거의 불가능하지 않을까 싶네요. 그리고 도요타 특허들을 분석해 보면 거의다 황화물계입니다. 토요타 저 영상 공개하기 전에 전고체전지 관련해서 기술설명회같은걸 유튜브에 올렸는데.. 그 영상 결론은 전고체로 완전 EV는 불가능한 수준이고, 하이브리드 차에 넣어서 테스트해보겠다고 하더라구요 크크
티오 플라토
22/01/17 19:37
수정 아이콘
토요타 이야기를 덧붙이자면, 토요타 저 공개한 차종들 중에 실제로 굴러가는 건 올해 출시 예정인 bz4x밖에 없고, 나머지는 디자인만 되어있는 찰흙 덩어리라고 하더라구요. 전고체 올인하다가 시장진입에 늦는 모습이 옛날 디스플레이 업계를 보는 듯 합니다.
출시되는 bz4x도 2023년식이지만 스펙상 2021 아이오닉5만 못해서 확실히 얘네가 늦긴 늦었구나 싶어요. 토요타마저 맛이 가면 10년 이내에 일본 기술을 대부분의 영역에서 우리가 앞지를 수 있지 않을까 기대(?)해 봅니다.
아케이드
22/01/17 19:41
수정 아이콘
(수정됨) 찱흙 덩어리라는 어디서 나온 기사인가요?
그리고 저 중에서 두개 모델인 bz4x와 Lexus Rz 두개 모델이 올해 출시됩니다만...
즉, bz4x는 2023년 식이 아니라 올해 2022에 출시됩니다
내용이 온통 오류 투성이라 댓글 답니다
티오 플라토
22/01/17 19:48
수정 아이콘
2022년 출시지만 2023년식입니다. (토요타 공식홈페이지)
https://www.toyota.com/upcoming-vehicles/bz4x/
찰흙 덩어리 유튜브 및 기사 입니다.
https://www.youtube.com/watch?v=GlzO9eIPnhU
http://www.newsprime.co.kr/news/article/?no=559265
간단한 검색으로 알 수 있는 사실들을 온통 오류투성이라고 하시니 조금 기분나쁘네요..
아케이드
22/01/17 19:55
수정 아이콘
(수정됨) https://autodesignmagazine.com/en/2021/12/toyota-16-concept-cars-for-the-future-video/

대부분이 컨셉이고 실제 구동이 안되는건 맞는데 찰흙은 어디서 나왔냐는 거구요

https://toyota.jp/info/bz4x/new/

Bz4x 2022 출시기사입니다

https://www.autoweek.com/news/green-cars/a36543849/lexus-ev-coming-in-2022/

렉서스 ev(Rz) 출시기사입니다

----------

공식도 아닌 개인 유튜브를 근거로 삼으시는 건 좀...

어이오닉이 2021년 출시고 bz4x가 2022년 출시이니 1년 차이인데 굳이 2023년식이라고 하면서 2년 차이인 것처럼 할 필요도 없어 보입니다
팩트대로 1년 먼저 나온 아이오닉보다 못하더라 정도로 충분하지 않을까요?
22/01/17 20:04
수정 아이콘
개인 유튜브라기엔 저분이 나름 굵은 자동차 기자(유튜버)이긴 하죠...

기아차 디자인 출신이라던데 그래서 그런지 저쪽으로는 해설을 꽤 잘 풀더군요.
티오 플라토
22/01/17 20:09
수정 아이콘
아이오닉5가 8월정도까지 나온 차는 2021년식이고 72.6kWh 배터리가 들어갔습니다. 9월부터 나온 2022년식에는 77.4 kWh 배터리가 들어갔죠. bz4x는 71.4 kWh 짜리가 들어갑니다. 두 차가 연비도 비슷해서 결국 2023년식 bz4x가 2021년식 아이오닉5보다 모자란게 팩트입니다.
아케이드
22/01/17 20:10
수정 아이콘
네 말씀대로 bz4x가 아이오닉5보다 부족하죠
그걸 부정한 적은 없습니다
티오 플라토
22/01/17 20:14
수정 아이콘
저는 버전을 정확하게 이야기하기 위해 의도적으로 연식으로 표현했습니다. bz4x 출시 정확한 날짜를 모르지만, 어쨌든 실제 2년차이는 아니긴 하죠.
티오 플라토
22/01/17 20:05
수정 아이콘
2023년식이라고 했지, 2023년에 출시된다고 한 적 없어요;;;
아이오닉5도 2021년 8월까지 나온 차는 2021년식이고 그 이후에 나온 차는 2022년식입니다.
유튜버 뿐 아니라 아래 뉴스기사도 한번 읽어 보시죠.
[그러나 화려한 전략발표 뒤에는 숨은 이면이 있었다. 행사 당시 토요타 아키오 회장 뒤에 전시된 모델 대부분이 '목업(Mockup)'이었기 때문이다. 목업은 실물과 같은 형태로 만든 모형을 뜻한다. 일반적으로 △공업용 점토 △레진 △스티로폼 등을 통해 제작된다. 즉 행사에 공개된 16종 중 15종이 공업용 점토 등을 이용해 만든 개발 초기 단계 모형이었다는 뜻이다. 특히 일부 모델은 라인테이프 마감 처리도 제대로 돼있지 않아 비난의 목소리가 더욱 거셌다. 일각에서는 토요타가 마땅한 전기차 모델 없이 찰흙 덩어리를 선보였다며 토요타의 전기차 비전에 의문을 제기했다. 아울러 디자인 유출을 우려해 목업을 공개하는 일은 자동차산업에 이례적인 일이며 토요타의 다급함이 그대로 드러난 것 아니냐는 목소리가 상당했다. ]
설마 공식홈페이지에서 토요타가 공식적으로 "우리가 공개한 차들 사실 다 목업 차들이에요~" 하고 이야기하기를 기대하신 건 아닐 거고.. 당연히 그런 말은 공식 홈에는 없겠죠.
아케이드
22/01/17 20:07
수정 아이콘
목업인거 기사로도 나왔습니다(위 댓글 참조)
1개 모델 말고 다 찰흙이라고 하시니 2개 모델이 올해 출시된다고 정정 드린 거죠
티오 플라토
22/01/17 20:11
수정 아이콘
렉서스는 솔직히 몰랐습니다. 렉서스는 티져만 공개하고 실차 리뷰가 없어서 제가 놓쳤나 보네요. "실제로 굴러가는 차가 공개된게 bz4x밖에 없다" 가 제가 여러 유튜버들에게서 들은 워딩인데, 이 부분에는 제가 표현에 실수가 있었네요.
22/01/17 19:44
수정 아이콘
제가 알기로도 용량이 얼마 필요 없는 하이브리드 정도 아니면 몇 년 이내에 실용화는 어려울 거라고 들어서 토요타가 전고체전지는 하이브리드 쪽으로 넣어볼 걸로 예상합니다. 토요타는 하이브리드에 너무 투자하다가 전기차 시장에서 따라잡으려면 시간 꽤나 걸릴 것 같아요. 최근 발표한 전기차 내용도 자세히 보면 결국 전기차 성능이 많이 낮을 거라고 하더군요.
SigurRos
22/01/17 19:36
수정 아이콘
전고체 목표로 전세계 배터리연구가 모두 가고있지않나요? 오래걸리는거랑 안되는거랑은 다른 얘기같은데
오래걸리는걸 해낼려면 돈이 많아야하니 돈많은 기업들이 결국 해내리라 봅니다.
우주전쟁
22/01/17 19:39
수정 아이콘
그냥 내연기관 자동차를 계속 쓰면 안 되는 걸까요?...필터라도 좀 어러 개 달고 하면 환경오염 최대한 줄일 수 있지 않을까요?...;;
어강됴리
22/01/17 19:44
수정 아이콘
환경오염문제보다 탄소배출문제가 더 심각한지라 각국이 이르면 2035년 늦어도 2050년에는 내연기관 자동차의 운행을 금지 내지는 제재 하기로 결의하고 있는 상태입니다.

시장 대세가 넘어가서 더이상 자동차 메이커들도 엔진개발에 투자하지 않고있고요
22/01/17 19:47
수정 아이콘
필터로 걸러내는 오염 물질이 아니라 근본적인 이산화탄소 배출 문제가 너무 큽니다. 가장 최악의 조건, 특 석탄 발전으로 만든 전기로 충전한 전기차라고 해도 내연기관 자동차보다 오염문제가 훨씬 덜하다는 결론이 진즉 난 걸로 압니다.(내연기관 자동차의 연료효율은 생각보다 많이 낮은 모양입니다.)
닉네임을바꾸다
22/01/17 19:51
수정 아이콘
뭐 열기관의 맥스는 카르노 기관정도일거라는걸로 정해져있으니 말이죠...크크
HighlandPark
22/01/18 00:30
수정 아이콘
생각보다 많이 정도가 아니라 처참합니다. 끽해야 40% 남짓이니까요.
닉네임을바꾸다
22/01/17 19:49
수정 아이콘
자동차 각각 하나하나에서 나오는 탄소를 포집하는 수준이 아니고선...
차라리...몇십개의 발전소에 몰아넣고 포집하는것이 낫겠죠 당장 포집기술이 제대로 되는지는 둘째치고 포집이 가능하다치더라도 말이죠...
아이군
22/01/17 19:59
수정 아이콘
1. 현실적으로 내연기관은 기술개발의 한계에 도달했습니다. 더 좋아질 여력은 거의 없지만, 오히려 나빠질 가능성은 꽤 있습니다.
(대표적으로 디젤기관이 요소수도 쓰게 된 것을 예로 들 수 있습니다. 더 불편해지고, 돈도 들어가게 된 거죠)

2. 반대로 전기 기관은 가능성이 많습니다. 대표적으로 본문에 표기된 전고체 배터리를 많은 사람들이 게임 체인저라고 보고 있습니다.
현재의 장점(저소음, 편의성)은 극대화 되고 단점은 사라지는 거죠.

3. 1+2 로서 어느 시점에서 내연기관은 가치가 없어질 것으로 보입니다. 현재 아무도 마차를 타지 않듯이, 내연기관 자동차를 안타는 날이 올거라고 보는 거죠.
HighlandPark
22/01/18 00:31
수정 아이콘
네 안됩니다. 필터를 아무리 달아봤자 탄소배출은 막을 수가 없거든요.
노둣돌
22/01/18 09:55
수정 아이콘
2021년부터 유럽은 95g/km까지 자동차의 이산화탄소 배출량을 낮추기로 합의가 돼 있기 때문에 전기차를 팔지 못하면 내연기관 렉서스 판매에 상당한 지장이 생깁니다.
기준초과 시 CO2 초과 배출량 1g/km에 대해 95유로의 벌금이 부과됩니다.
더군다나 2050년부터는 일본에서도 내연기관차 생산이 중단되거든요.
디쿠아스점안액
22/01/17 19:50
수정 아이콘
전고체 배터리 장점은 뭔가요? 폭발이나 화재의 위험성이 적다거나, 수명이 길다거나 뭐 그런 건가요?
닉네임을바꾸다
22/01/17 19:51
수정 아이콘
대충 그거일겁니다...일단 액체에 비해서 안정되고 밀도가 높일 수 있으니까요...
성격미남
22/01/17 19:54
수정 아이콘
(수정됨) 1) 전해질이 고체이다 보니, 사고가 나도 흘러나거나 하지 않아 당연히 폭발/화재 위험성이 적습니다.
2) 그리고 에너지밀도가 리튬이온전지에 비해 높고, 앞에 1)에서 언급한 것의 이유로 하여, 안전장치 등을 덜 장착해도 되서 BMS크기도 작아지므로 똑같은 크기로 만들면 배터리 셀이 차지하는 비중도 더 커지고 단위 셀당 에너지도 더 커집니다.

2)번이 핵심인데, 보통 자동차에 장착 가능한 크기가 제한이 되다 보니, 이게 1회 충전시 달릴수 있는 거리를 제약합니다.
전고체가 기대대로 잘 만들어진다는 가정하에 현재 승용차 정도 사이즈에서는 800km 정도까지 운행 가능하다고 알려져 있습니다.
디쿠아스점안액
22/01/17 19:55
수정 아이콘
답변 감사합니다...
러프윈드
22/01/17 20:02
수정 아이콘
매우매우 가볍습니다
葡萄美酒月光杯
22/01/17 20:15
수정 아이콘
별로 가볍지않습니다. 사실은....
아비치
22/01/17 19:59
수정 아이콘
배터리 교체형 전기차는 현실성이 없는걸까요?
배터리 규격 통일해서 주유소에서 기름 넣듯이 배터리만 갈아끼우면 좋을 것 같은데..
닉네임을바꾸다
22/01/17 20:01
수정 아이콘
중국에서 시도하는걸로 알고는 있습니다만...근데 그 대형배터리를 어디에 보관해두고 있냐는 좀빡빡하긴 하겠죠...
아케이드
22/01/17 20:02
수정 아이콘
중국에서는 BYD와 택시들이 이미 하고 있습니다
근데 이게 배터리 소유권 문제와 배터리 규격 통일이 필요하죠
러프윈드
22/01/17 20:03
수정 아이콘
이미 지금도 10분이면 50%는 충전하는데 현실성이 없죠
葡萄美酒月光杯
22/01/17 20:16
수정 아이콘
10분이면 50%충전은 아직은 안되고, 배터리교체는 충분히 수요가 있고 현실성도 있고 이미 운용되고 있어요.
러프윈드
22/01/18 13:50
수정 아이콘
왜 안되죠? 슈퍼차져 v3만해도 10 to 60이 20분이 안걸리구요, 더 빠른 충전기가 계속 지어지고있습니다

배터리교체가 수요가 있다는건 무슨말씀이신지 모르겠네요 니오 말고 배터리교체를 밀고있는 회사가 있나요?
葡萄美酒月光杯
22/01/18 14:09
수정 아이콘
일반론으로 누구나 다 테슬라 다 수퍼차져를 쓸수있는건 아니니까요.
자가용 대상으로는 말씀대로 니오가 밀고있고 다른 중국회사들이 눈치를 보고있는 상태이고 상용차에서는 이미 많은 회사들이 하고 있어요.
일본에서도 이토츄그룹과 이스즈가 손잡고 배터리교체형 상용차를 밀고있고요.
러프윈드
22/01/20 15:51
수정 아이콘
판매량 비중으로 보셔야죠..

이핏은 테슬라 슈차 v3보다도 더 빠릅니다
葡萄美酒月光杯
22/01/20 16:06
수정 아이콘
아웃 라이어 하나를 가지고 기준을 잡으면.....뭐 더 이상 드릴 말씀이 없습니다.
아케이드
22/01/17 20:19
수정 아이콘
배터리 교체식은 3분 내에 100% 충전 배터리로 교환이 되니 좋긴 좋죠
특히 영업용 택시나 버스는 두말할 필요도 없구요
어강됴리
22/01/17 20:16
수정 아이콘
https://youtu.be/3q2ew50YVHY

이미 베이징 택시는 배터리 규격화해서 교체해서 갑니다 1분이 채 안걸린다는걸로


https://www.youtube.com/watch?v=yHmaiNmThS4

제주도에서 시행하고 있는 배터리 교체식 버스 입니다.


이미 일부는 현실이 되었습니다.
葡萄美酒月光杯
22/01/17 20:57
수정 아이콘
지금도 이미 하고 있는데 사실 교체형은 또 교체형대로 단점이 있어요. 간단하게 말하면 휴대폰과 다를것도 없는데.....
교체를 하려면 쉽게 탈부착이 되는 구조로 설계해야 되는데 자동차는 뭡니까? 안전하고 든든해야 된단 말이죠.
맨날 붙였다 뗐다해도 접촉불량이 안나고 어디가서 나무에 들이박아도 안 터지게 든든해야 되고 근데 분리할때는 원숭이도 떨수 있도록....
이런 디자인을 해야 되는 여러가지로 복잡해지고 그만큼 같은 체적 같은 무게에 탑재할수있는 전지량은 줄어들수밖에 없는거죠.
iPhoneXX
22/01/18 12:36
수정 아이콘
주행거리 때문에 하판에 깔고 있는 상황이라 쉽지 않겠죠.
antidote
22/01/17 20:11
수정 아이콘
(수정됨) 도요타는 전고체 배터리를 밀고 있기는 했는데 제품 자체의 문제는 항속거리 문제가 큽니다.
C segment 정도의 휘발유차 는 한번 기름 가득 넣으면 600km는 넘게 가는데 전기차는 지금 시판되는 제품들이 완충해서 그만큼을 못가죠.
도요타는 그래서 충전인프라도 안깔린데다가 전기차의 긴 충전시간을 고려했을 때 항속거리가 안나오는 전기차는 상품성이 떨어진다고 봤고 굳이 내연기관 차로 돈을 잘 벌고 있는데 전기차에 진출할 필요가 없다고 본거죠.
더군다나 배터리가 원가가 너무 비싸니까 제조업 입장에서 원가가 처음부터 비싼 제품을 만든다는게 별 메리트가 없다고 봤을겁니다.
지난번에 다른 글 댓글로도 달았던 것 같은데 애초에 하이브리드 차는 엔진 + 배터리로 가는 차고 사실상 발전기 달린 전기차입니다. 전기차 기술이 없는건 아니에요. 다만 일본 특유의 보수적 엔지니어링 / 전기충전 인프라 문제로 인해서 완전 전기차 쪽 사업에 늦게 뛰어들었다고 봐야죠. 전기차는 다들 사고 몇번 기사가 나서 아시겠지만 불 나면 꺼지지도 않고 몇가지 해결되지 않는 제조사 책임 이슈들이 있어요.
문제는 이제 비즈니스 환경이 바뀌어서 각국이 탄소세같은 환경부담금을 늘릴 예정이라 전기차로 전환을 진지하게 고려해야 할 상황인데 도요타가 빨리 움직이기 쉽지 않다는 것이겠죠. 테슬라의 선점효과는 다른 회사들은 누리기 힘든데다가 패스트 팔로잉은 중국이나 한국업체만큼 빠르게 하기 힘든 상황이긴 합니다.
여기 게시판 분들은 투자하시는 분들이니 다 아시는 문제겠지만 현재의 전기차 붐은 정치적인 압력이 없었다면 생각보다 위력이 크지 않았을겁니다.
아케이드
22/01/17 20:22
수정 아이콘
개인적으로 EV 정말 좋아하지만, 배터리에 쓰이는 원자재들 가격이 급등중이라 2030년 이후 완전 EV화가 정말 가능한 목표인지 우려되긴 합니다
가장 레어하다는 코발트는 LFP니, NTP니 하는 코발트 프리 배터리들로 대체를 하더라도 모든 배터리의 필수 재료인 리튬 가격도 미친 듯이 오르고 있어서...
antidote
22/01/17 20:26
수정 아이콘
이전에 유튜브에서 증권사 애널리스트 출신이 설명하는 바로는 일단 가채 매장량(이것도 석유처럼 늘어날지 어떨지는 모르겠지만)과 현재의 연간 채굴량을 기준으로 본다면 현재의 내연기관차 생산량을 다 대체한다는게 현실성이 있을지는 모르겠다.고 했었는데
희토류가 말그대로 희소해서 희토류인걸 보면 어쩌면 인류가 석유보다 더 귀한 자원을 낭비하고 있는걸지도 모릅니다.
솔직히 이부분은 완전히 미지의 영역에 가까워서 저같은 필부는 예상해봐야 의미가 없는 것 같습니다.
葡萄美酒月光杯
22/01/17 20:44
수정 아이콘
대부분의 자동차업체 전지업체들은 자원은 충분하다라고 봅니다.
물론 리사이클을 한다는 전제하에요.
츠라빈스카야
22/01/18 11:57
수정 아이콘
(수정됨) 희토류는 생각보다 많습니다. 다만 정제해 내는게 너무 까다롭거나 환경오염이 너무 심할 뿐..
지각 내 농도를 보면 네오디뮴 농도가 구리의 무려 1/3이나 된다고 하는군요. (구리 60ppm, 네오디뮴 41.5ppm)
참고로 텅스텐은 1.25ppm정도밖에 안되니 리튬(20ppm)의 1/10도 안되지만 누구도 희토류라곤 안하죠. 하긴 리튬도 희토류 원소라곤 안하네요..
닉네임을바꾸다
22/01/17 20:26
수정 아이콘
나트륨의 시대가 와야?
일반상대성이론
22/01/17 20:29
수정 아이콘
중금속만 마구 쓸 수 있었어도 기술 발전 속도는 엄청 났을 것 같네요 흐흐
아케이드
22/01/17 20:33
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그래서 전쟁이 터지면 기술 발전 속도가 폭발하는 걸까요 크크
葡萄美酒月光杯
22/01/17 20:39
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기술자는 아니지만 업계에 반 다리 걸쳐있는 1인입니다. 전고체는 생각보다 좋지도 않고 생각보다 구현이 어려울거라는 주장에 공감이 갔고 실제로 일전에 토요타가 10년을 개발한 전고체 전지가 HV에나 쓸수있을려나 정도의 발표를 하면서 실패를 시인하고 늦게나마 EV로 방향전환을 발표하는걸 보면서 역시나가 존시나라고 생각했습니다.

간단하게 말하면 리튬전지는 양극(금속산화물) 전해질 분리막 전해질 음극(그라파이트)라는 구조입니다.
충전을 하면 리튬이 음극에 가고 방전을 하면 리튬이 정극으로 이동하면서 전류가 흐르게 되는건데, 결국 전지라는 물건은 단위 무게에 얼마만한 에너지를 저장하냐가 가장 중요한거라 충전하면 아무것도 없는 음극에 리튬이 갔다가 방전할때 아무것도 없는 양극으로 오면 최고긴한데 그건 당연히 안되고 현재 찾아낸 가장 밸런스가 좋은 양극 음극이 상술한 놈들입니다.

그럼 전해질은 어떤 작용이냐? 아마 대부분의 사람들은 전해질은 리튬이온이라는 올챙이가 음극과 양극사이를 헤엄칠수 있도록하는 물 정도라고 생각할텐데 맞습니다. 근데 여기서 간과하는게 이 물이 음극과 양극과 밀착을 하기에 적합하는거죠. 액체 전해질을 고체로 바꿨을때 무게는 사실 얼마 줄지도 않았는데 물이 고체(진흙이나 도자기같은)으로 되면서 전해질과 음극 양극의 접촉이 잘 안되는거죠. 겉보기엔 매끄러운 재질 두개를 붙여도 사실 현미경으로 보면 울퉁불퉁한것처럼 사실 고체 전해질과 고체 전극 사이에는 충분한 균일한 접촉을 이루는게 간단하게 아니란 말이죠.

그걸 어떻게 잘 했다고 쳐요. 찰흙을 잘 벽에다 바르듯이요. 근데 충방전이라는건 양극 음극에 리튬원자가 들어가는 과정이란 말이죠. 원래 없던 놈들이 들어왔으니 어떻게 되겠어요, 팽창하게 되죠. 빠져나가면 다시 수축할것이고. 충방전을 계속 반복한다는건 이 수축과 팽창의 반복이기도 한데, 그럼 이 과정에서 겨울 붙여놨던 찰흙이 벽에서 떨어지게 되는거죠.

게다가 이온을 전도하는 찰흙이라고 해도 올챙이가 아무래도 물속에서 헤엄치는게 진흙탕에서 헤엄치는것보다 빠를수밖에 없으니 원리적으로 충방전속도가 떨어질수밖에 없죠.

그럼 이런 별 볼일없는 놈인데 왜 모두 전고체 전고체 타령을 하나? 이유는 두개가 있는데 하나는 에너지 밀도 하나는 안정성입니다.
에너지 밀도라는건 결국 단위 에너지를 저장하는데 드는 재료들의 무게에 의존하는건데 그럼 액체 전해질에 비해 고체로 하면 얼마나 줄어드냐? 하면 별로 달라질것도 없어요. 근데 왜 에너지말도라고 하느냐? 음극을 그라파이트가 아닌 금속 리튬으로 만들고싶기 때문이죠. 전에 말씀드렸듯이 음극은 충전하면 리튬을 흡수하고 방전할때 리튬을 방출하는 작용을 하는데 그걸 하기에는 그냥 금속리튬이면 된단말이죠. 근데 금속리튬은 너무 활발하니 액체 전해질로는 도저히 제어가 어려워서 나갔던 리튬들이 돌아올때 여기에 많이 붙고 저기에는 적게 붙는 현상이 나타난단 말이죠. 근데 고체 전해질이면 그 표면에 균일하게 붙으니까 문제없다 이건데 생각처럼 잘 되는건 아닌 모양이고. 그럼 남은건 가장 큰 이점 안전성이 되는건데 왜 안전하냐?

리튬전지가 화재가 나고 이런 뉴스가 자주 나오는데 그럼 왜 화재가 나냐? 눈구도 100% 확신은 못합니다(당연한 얘기지만 화재가 나면 다 타버리니까 조사를 할수가 없습셉습....)만은 대체적인 원인은 충방전을 반복하는 사이에 앞서 얘기한 리튬이 음극에 불균일하게 석출하면서 덴드라이트(나무가지처럼 생긴 리튬결정)을 형성해서 이 나무가지 혹은 제우스의 번개처럼 생긴 놈이 결국 분리막을 뚫고 정극에 도달해서 쇼트를 내는거다 라는겁니다. 그런데 고체 전해질이면 요놈이 액체를 뚫어도 고체면 못 뚫겠지? 요거란 말이죠.

전지 개발을 하면서 전지업체들은 전지의 위험성을 누구보다 잘 알고 있었죠. 그 중 보수적? 품질제일? 안절제일? 면피제일? 의 일본인들은 더더욱 이 화재의 위험성을 걱정했고 따라서 사람이 타고있는 자동차에 쓰기 꺼려한거 아닌가 싶습니다. 물론 더 깊게 들어가면 토요타라는 회사와 아이치현의 자동차산업의 구조 관계 유착 지역감정 티어 1,2 들과의 협정 오너의 취향 심지어 중앙정부의 정치등등 너무나도 많은 것들이 얽히고 설켜서 여기까지 오게 된건데.... 어찌됐건 전고체는 만병통치약은 아니고 현재로는 예상보다 퍼포먼스를 못 내고 있는건 사실입니다.

그러나 위에 어느분이 댓글을 달았지만 항상 우리는 이래왔죠 안될거야 아마....그런데 결국은 답을 찾을것이구요....
아케이드
22/01/17 20:42
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솔직히 전고체보다는 LFP가 주류가 될것 같습니다
중국이나 유럽 몇몇 국가등 전기차 판매비율이 20% 가깝게 올라온 국가들은 보조금을 철폐하고 있던데
그러면 전기차도 본격적으로 가격 경쟁에 돌입해야 할테고, 그렇게 되면 LFP의 가격 경쟁력이 강력한 힘을 발휘할 거 같아요
葡萄美酒月光杯
22/01/17 20:45
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LFP는 정극재의 한 종류라 전고체와는 다른 문제고 삼원계나 NCA에 비해 LFP는 압도적인 우세가 하나 있죠. 코발트도 필요없고 심지어 니켈도 필요없다라는.
어서오고
22/01/17 20:41
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전고체 가지고 비웃기엔 ev 시장도 여전히 불확정성이 있습니다. ev로 전환되는거야 시기의 문제이긴 한데, 그게 어느정도 순탄하게 넘어갈지는 아무도 모르는거니까요. 현재 이상의 점유율을 가질때 원자재의 문제나 충전소의 문제(한국이야 땅이 작아서 큰 문제 없지만)등 지금이야 금방이라도 전기차로 넘어갈듯한 액션을 취하고 있지만 친환경 에너지 이러다가 급하니까 허겁지겁 석탄 떼우는거 보면 상황에따라 언제든지 뒤집어질 수 있죠.
북극곰탱이
22/01/17 23:24
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(수정됨) 사실 이온 전도도에 대한 개념만 있으면 이온이 원자들이 결합되어 있는 고체상을 뚫고 지나가는게 액체상을 뚫고 지나가는거보다 에너지 배리어가 클 수 밖에 없다는건 당연한 일이고, 따라서 이온 전도도가 높은 고체 전해질 소재를 개발했더라도 이걸 양산으로 넘겨서 전고체 배터리가 제품화 되는건 짧은 시간 안에 바랄 수 없다는건 자명한 일이지 않을까요 (...)

저쪽은 하나도 모르는 입장이지만 그냥 배경지식으로 때려맞춰보면, 지금은 이온 반지름이 작은 Li+가 사용되지만 추후 Li가 고갈되어서 이온 반지름이 큰 Na+로 바뀌면 고체상을 뚫고 지나가기 더 어려워지기 때문에(원자가 주기적으로 배열된 고체 격자의 빈 틈을 뚫고 가야 하니까 이온 반지름이 작을수록 유리) 고체 전해질의 이온 전도도가 액체 전해질의 이온 전도도보다 더 많이 나빠질 것 같은 문제도 있을 것 같은데 말입니다.
葡萄美酒月光杯
22/01/17 23:33
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리튬은 고갈될 일이 없어보입니다. 사실 그렇게 희소한 원소는 아니라서요. 단지 현재는 가장 제련하기 편한 광석이나 염호수를 쓰다보니 향후에는 비싸질 가능성은 있죠.
나트륨은 얘기하신것처럼 이온반경이 크고 무게자체가 무겁다보니 에너지 밀도도 낮아지고 레이트 특성도 나쁠수밖에 없습니다.
대신 리튬보다 싸다는 점 무진장 존재하는 원소라는 점 그리고 또 하나는 음극 집전체를 비싼 동박이 아닌 알루미늄박을 쓸수 있다는 메리트가 있어서 대량생산이 실현됐을때는 리튬전지보다 싸게 될 전망이라 CATL같은데서 힘을 주고 있는데 그럼데도 에너저저장용으로 쓰거나 자동차에 쓸 경우에는 리튬전지와 나트륨 전지를 일정 비율로 섞어서 팩을 만드는 방식을 생각하는 모양이더군요.
22/01/18 02:09
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(수정됨) 리튬이온 배터리가 2세대
니켈코발트망간 배터리가 3세대가 되는건가요?

중국측업체는 2세대 주력
한국측업체는 3세대 주력

현재 자동차업계에서는 비용적인측면에서 2세대 배터리를 선호
한국업체에서도 2세대 리튬이온배터리 개발중이고 ?

전고체배터리는
https://www.samsungsdi.co.kr/column/technology/detail/56461.html?listType=gallery
삼성 sdi에서도 2020.9월에 관련내용이 올라와있네요
기존 리튬이온에 비해서 용량부분이 장점인듯하네요
葡萄美酒月光杯
22/01/18 09:29
수정 아이콘
딱히 정극활물질 타입을 가지고 세대를 나누는건 아니고 그냥 한국업체들은 이른바 6각형 미드필더인 삼원계 즉 니켈코발트망간산리튬을 주 방향으로 잡고 에너지밀도가 떨어진다고 생각해서 인산철에 손을 안댔는데 중국히 꾸준히 파더니 쏠쏠한 성능을 내기 시작하고 코발트 니켈등 자원으로부터 자유로우니 지금 즞게라도 다시 파보려하는거죠
퀀텀리프
22/01/18 14:21
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