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전고체전지 기술조사 보고서
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전고체전지 기술조사 보고서

  • 비피기술거래
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  • 비피기술거래
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  • 2016-05-01 출간
  • |
  • 135페이지
  • |
  • 297 X 210 mm /996g
  • |
  • ISBN 9791187327028
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북스크린영상으로 만나보는 한 권의 책 이야기

출판사서평




2차 전지 시장의 규모는 전기자동차(EV)와 에너지 저장 시스템(ESS) 등을 기반으로 2020년까지 연평균 13%의 고성장이 예상되며 2020년에는 450억 달러로 성장할 것으로 추정되고 있다. 고성장이 기대되는 시장인 만큼 국내 뿐 아니라 해외에서도 지속적인 연구와 개발이 진행되고 있다. 국내에서는 기존에 전지사업을 진행하던 삼성SDI와 LG화학 뿐만 아니라 SK이노베이션, GS에너지 등 다른 기업들도 전지 시장에 관심을 보이고 있다.

전지는 크게 1차 전지와 2차전지로 구분할 수 있는데 1차 전지는 재충전이 불가능하여 수명이 짧고 환경오염의 단점이 있지만 2차 전지는 재충전이 가능하여 수명이 길고 친환경적이다. 2차 전지는 리튬 이온 2차 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 카드뮴 전지 등이 있는데 가장 상용화가 많이 되고 개발이 많이 된 전지는 리튬 이온 2차 전지다. 1)1) 리튬 이온 이차전지 배터리 업체 별 생산량_시장 조사업체 B3
그림 1.은 리튬이온 이차전지의 연도별 업체 생산량을 도시한 그림이다. 리튬 이온 2차 전지의 생산량뿐만 아니라 세계 2차 전지 시장 점유율은 2011년을 기점으로 한국이 일본을 추월하고 1위를 굳건히 지키고 있다. 삼성SDI와 LG화학 두 기업의 점유율은 약 50%를 차지하고 있다.

2차 전지는 반도체, 디스플레이와 같이 21세기 3대 전자부품으로 꼽힐 만큼 부가가치가 높고 산업분야 뿐만 아니라 일상생활에서도 쉽게 찾아볼 수 있을 만큼 필수불가결한 상품이다. 또한 전 세계적으로 친환경 녹색테마가 유행인 만큼 2차 전지는 재사용이 가능해 1차 전지와 달리 친환경적인 장점도 가지고 있다. 그러나 보편적으로 많이 사용되는 리튬이온 2차 전지는 폭발의 위험과 내구성의 한계, 전기차의 전지에 사용되기에는 부적합한 에너지 밀도 등 여러 한계점도 가지고 있다. 이러한 한계점을 극복하기위해 전지 생산 기업들은 여러 가지 차세대 전지들을 연구ㆍ개발 중에 있다.

차세대 전지로 연구ㆍ개발 중인 전지는 전고체 전지, 리튬과산화물 전지, 리튬공기 전지, 나트륨 이온 전지, 마그네슘-공기 전지 등이 있다. 세계적으로 차세대 전지 중에서 가장 주목받고 있는 전지는 전고체 전지이다. 일본 특허청의 2013년 특허 출원 기술 동향에 따르면 일본, 미국, EU, 중국, 대만, 한국, 캐나다의 전고체 리튬 이온 전지에 관한 특허 출원은 총 3,306건으로 다른 차세대 전지인 공기 전지(1,251건), 나트륨 이온 전지(266건)을 크게 상회하는 결과이다. 가장 많은 특허를 출원한 기업은 도요타 자동차로 479건이며 스미토모 전기 공업 197건, 파나소닉 138건으로 특허를 출원했다.

전고체 전지는 전기차의 전지, 로봇의 전지 그리고 플렉서블 시대에 발 맞추기 위해 꼭 필요한 기술로 세계적인 기업인 구글, 도요타와 국내 기업 삼성SDI, LG화학 그리고 SK에너지 등 많은 기업들이 연구ㆍ개발 중이다. 그러나 기존의 전해질이 액체 상태인 리튬 이온에 비해 생산 비용이 많이 들고 아직 전지 성능 자체는 떨어지는 상태이다.
본고에서는 차세대 전지인 전고체 전지의 정의, 종류 및 특징과 생산 기업의 현황 그리고 전고체 전지의 관련 특허를 중심으로 서술하였다.


목차


Ⅰ. 서론 1

Ⅱ. 전고체전지 개요 4

1. 전지의 종류 및 특징 4

2. 차세대 전지의 종류 및 특징 9

1) 리튬과산화물 전지
2) 리튬-공기 전지
3) 마그네슘-공기 전지
4) 공기-아연전지

3. 전고체 전지 정의 16

4. 전고체 전지의 종류 및 특징 19

1) 무기물계 고체전해질
(1) 황화물계 고체전해질
(2) 산화물계 고체전해질
(3) 비정질계(유리질계) 고체전해질

2) 박막형 & 후막형 전고체 2차전지
3) 베타 알루미나 세라믹 고체 전해질을 사용한 나트륨-황(Na-S) 전지
4) LAGP 고체전해질을 사용한 리튬-공기 전지
5) 기타 고체 전해질
(1) 리시콘 형(LISICON-type) 리튬 이온 고체 전해질
(2) 나시콘 형(NASICON-type) 리튬 이온 고체 전해질
(3) 페로브스카이트(Perovskite) 리튬 이온 고체 전해질
(4) 리폰 형(LIPON-type) 리튬 이온 고체 전해질

5. 전고체 전지의 기술개발 동향 37
1) 다공성 쿠커비투[6]릴을 이용한 고체전해질
2) 도호쿠대학의 LiBH4 고체 전해질을 사용한 리튬-유황(Li-S 전지)
3) 도호쿠대학의 인산 리튬을 사용한 고품질 계면을 이용한 전고체 박막 전지
4) 물질재료 연구기구(NIMS)의 LiNbO3 완충층

Ⅲ. 전고체 전지의 응용분야 43

1. 전기 자동차 44

1) 전기 자동차 개요
2) 국내 기업들의 전기 자동차 경쟁력
3) 전기 자동차 분류
① 마일드 하이브리드 구조 (Mild Hybrid)
② 풀 하이브리드 구조 (Full Hybrid, HEV)
③ 플러그인 하이브리드 구조 (Plug-in Hybrid, PHEV)
④ 일렉트릭 비클 구조 (Electric Vehicle)
4) 국내 전기차 전지 임대사업
5) 전기 자동차에 필요한 전지

2. 에너지 저장 시스템(ESS) 57

1) ESS 개요
2) ESS 생산기업 기술동향
3) 국내ㆍ국외 ESS 현황
4) 태동기의 ESS

Ⅳ. 전고체 전지 개발업체 동향 68

1. 삼성SDI 68
2. 도요타 71
3. 삭티3 (Sakti3) 73
4. 기타기업 74
5. 차세대 전지 개발 업체 및 현황 75
1) LG화학의 리튬폴리머 전지
2) EMW의 공기-아연전지
3) SK 그룹의 차세대 전지 개발 중단

Ⅴ. 전고체 전지의 정책 방향 82

1. 국내 정책 및 법규 82
2. 국외 정책 및 법규 88

Ⅵ. 전고체 전지 관련 특허 현황 92

1. 국내 특허 92
2. 전고체 전지 특허동향 분석 116
3. 주요 국내 특허 123
(1) 고체 전해질, 상기 고체 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지, 상기 고체 전해질용 입자의 제조방법 및 고체 전해질용 입자
(2) 전고체 이차전지 및 전고체 이차전지의 제조방법
(3) 황화물 고체 전해질 재료의 제조방법, 황화물 고체 전해질 재료, 및 리튬 전지
(4) 전고체 2차 전지 및 전고체 2차 전지의 제조 방법

Ⅶ. 결론 129

〈부록〉참고자료 130=
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