KIMS 해외단신 52호 (2010.12.17)

AD 기술 이용한 박막 리튬이온전지

    일본 경제신문 전자판은 13일 산업기술종합연구소(AIST)가 도요타 자동차와 공동으로 신형 리튬이온전지의 한 종류를 비용이 적게 드는 효율적인 제조법으로 시험 제작하는데 성공했다고 밝혔다. 관련 기사에 따르면 이 제조법은 상온제조가 특징으로 고온에서 가열할 필요가 없어 제조 속도도 빠르다. 또한 상온제조에 성공한 이번 연구는 초전도재료 및 태양전지 등 다양한 분야의 문제점을 해결할 수 있는 열쇠가 될 것이라고 한다. 우선은 전기자동차 등에 탑재하는 차세대 축전지의 유력기술로 부상하고 있다.
    이 제조법은 「에어로졸 디포지션(AD)」이라 불리는 박막을 만드는 기술이며 산업기술종합연구소(AIST)와 도요타 연구팀은 이 기술을 이용해 고체 박막형 리튬이온전지를 만들었다.
    다음은 일본 경제신문 전자판 12월 13일자 관련 기사에서 발췌, 번역한 내용이다.

    “AD법은 박막재료의 미립자를 제트여객기와 같은 초속 200~300미터로 금속 등의 기판에 부착시킨다. 속도가 매우 빨라 강력하게 압축한 듯이 미립자가 치밀하게 적층한 박막이 만들어진다. 종래는 기판을 섭씨 600도 이상으로 가열해 고진공상태에서 박막 결정을 성장시켰다. 품질이 좋은 치밀한 결정으로 만들기 위해서는 천천히 만들 필요가 있어 비용이 많이 드는 방법이었다. 이에 비해 AD법은 상온에서 처리해 에너지를 절약할 뿐만 아니라 막이 성장하는 속도도 30~100배 정도 빠르다. 생산성이 높은 제조공정으로 기대되고 있다. 넓은 면적의 박막을 만드는데도 적합하다고 한다. 고속으로 부딪혀도 미립자 1개가 매우 작아 기반이 손상되거나 하지는 않는다. 산종연 등은 기반에 음극층, 리튬 산화물 고체 전해질층, 양극층을 쌓아올린 두께 약 6마이크로(마이크로는 100만분의 1)미터의 고체박막리튬이온전지를 시험제작, 충전 및 방전을 확인했다. 보통의 리튬이온전지는 액체전해질을 사용하고 있는데 이번과 같은 고체형은 고체 전해질재료를 사용하는 방식. 액체방식에 비해 얇게 만들 수 있고 소형화 등이 가능하다. 산화물 계통의 고체전해질을 사용하는 타입은 종래 제조법에서는 저비용화가 큰 문제였지만 AD법이라면 유망하다. 이번의 시험제작에서는 특별한 재료는 사용하지 않았으며 전지성능은 아직 실용화 단계에 이르지 못하고 있다. 향후 보다 높은 성능을 발휘할 수 있는 재료를 찾을 계획이다. 고체전해질에는 황화물 계통도 주목받고 있어 AD법의 응용을 연구 중이다. 실용화를 위해 산종연은 AD법의 막 성장 조건 등의 최적화를 중점적으로, 도요타는 전지구조의 최적화를 중점적으로 연구개발 할 계획이라고 한다. AD법은 산종연이 개발한 기술로 지금까지 압력을 넣어 섭씨 1700도에서 굳히지 않으면 투명하게 되지 않았던 세라믹을 상온에서 만들 수 있도록 했다. 상온에서 가능하다는 이점은 초전도재료, 연료전지, 태양전지 등 다양한 분야의 기술 문제점을 해결할 수 있다고 한다.”