리튬 황 배터리, 리튬 이온 배터리 비교

 

리튬 황 배터리

 

리튬 황 배터리는 리튬 이온 배터리의 한계를 뛰어넘는 차세대 배터리로 각광받고 있습니다. 높은 에너지 밀도, 저렴한 가격, 친환경적 특성 덕분에 전기 자동차, 드론, 항공기 등 다양한 분야에서 혁신을 가져올 잠재력을 지니고 있습니다.

 

1. 높은 에너지 밀도: 리튬 황 배터리는 리튬 이온 배터리보다 2배 이상 높은 에너지 밀도를 제공하여 동일한 거리를 이동하려면 더 작고 가벼운 배터리를 사용할 수 있습니다. 이는 전기 자동차의 주행 거리 증대, 드론의 비행 시간 연장, 항공기의 연료 효율 향상 등에 기여할 수 있습니다.

 

2. 저렴한 가격: 리튬 황 배터리는 풍부하고 저렴한 황을 사용하여 제조되므로 리튬 이온 배터리보다 생산 비용이 훨씬 낮습니다. 이는 전기 자동차의 가격 경쟁력을 높이고, 드론 및 항공기의 보급 확대를 촉진하는 데 도움이 될 것입니다.

 

3. 친환경적 특성: 리튬 황 배터리는 희귀 금속이나 유독 물질을 사용하지 않아 환경 오염을 최소화합니다. 이는 지속 가능한 발전 목표 달성에 기여하고, 환경 문제에 대한 사회적 관심을 고려한 미래 기술로 자리매김할 수 있습니다.

 

4. 기술적 난관: 리튬 황 배터리는 높은 에너지 밀도, 저렴한 가격, 친환경적 특성에도 불구하고 아직 해결해야 할 기술적 난관들이 있습니다. 짧은 수명, 낮은 충전 효율, 안전성 문제 등이 대표적인 예입니다.

 

5. 활발한 연구 개발: 리튬 황 배터리의 기술적 난관을 해결하기 위한 연구 개발이 활발히 진행되고 있습니다. 새로운 전극 소재 개발, 전해질 개선, 배터리 구조 설계 등 다양한 분야에서 연구가 이루어지고 있으며, 이러한 노력들은 리튬 황 배터리의 상용화를 가속화할 것으로 기대됩니다.

 

6. 미래 전망: 리튬 황 배터리는 기술적 난관을 극복한다면 차세대 배터리 시장을 선도할 것으로 전망됩니다. 높은 에너지 밀도, 저렴한 가격, 친환경적 특성 덕분에 전기 자동차, 드론, 항공기 등 다양한 분야에서 혁신을 이끌 핵심 기술로 자리매김할 것입니다.

 

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리튬 황 배터리는 높은 에너지 밀도, 저렴한 생산 비용, 친환경적 특징을 갖춘 차세대 배터리 기술로 각광받고 있습니다. 하지만 상용화를 위해서는 아직 해결해야 할 핵심 기술들이 존재합니다.

 

1. 황 양극 활물질:

• 높은 전기 전도도 및 리튬 이온 확산성 확보
• 용해도 및 폴리설파이드 셔틀링 방지
• 충전/방전 과정에서 구조적 안정성 유지

 

2. 전해질:

• 리튬 황 배터리 화학적 환경에 안정적인 전해질 개발
• 고온 안정성 및 이온 전도도 향상
• 폴리설파이드 셔틀링 방지

 

3. 분리막:

• 리튬 이온 통과 허용 및 폴리설파이드 차단 기능 구현
• 기계적 강도 및 열적 안정성 확보
• 전해질과의 상용성 및 내구성 향상

 

4. 집전체:

• 높은 전기 전도도 및 전기화학적 안정성 확보
• 황 활물질과의 접촉 면적 증대
• 가볍고 내구성 있는 구조 개발

 

5. 전극 구조 설계:

• 황 활물질의 부피 변화 완화 및 전극 구조 안정화
• 리튬 이온 확산 경로 최적화
• 높은 활물질 함량 및 충전/방전 효율 달성

 

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리튬 황 배터리, 리튬 이온 배터리 비교 분석

 

1. 에너지 밀도:

• 리튬 황 배터리: 리튬 이온 배터리 대비 2~3배 높은 에너지 밀도 (500Wh/kg 이상 가능)
• 리튬 이온 배터리: 150~250Wh/kg

 

2. 생산 비용:

• 리튬 황 배터리: 저렴하고 풍부한 황 사용으로 생산 비용 절감 가능
• 리튬 이온 배터리: 코발트, 니켈 등 희귀 금속 사용으로 생산 비용 상대적으로 높음

 

3. 친환경성:

• 리튬 황 배터리: 생산 과정 및 폐기 시 환경 오염 최소화
• 리튬 이온 배터리: 생산 과정에서 유해 물질 발생

 

4. 수명:

• 리튬 황 배터리: 상대적으로 짧은 수명 (500~1000회 충전)
• 리튬 이온 배터리: 1000~2000회 충전 가능

 

5. 용량 감소:

• 리튬 황 배터리: 충전/방전 과정에서 용량 감소 심함
• 리튬 이온 배터리: 리튬 황 배터리 대비 용량 감소 적음

 

6. 안전성:

• 리튬 황 배터리: 과열 위험 및 열 폭발 가능성 존재
• 리튬 이온 배터리: 상대적으로 안전성 높음

 

7. 응용 분야:

• 리튬 황 배터리: 높은 에너지 밀도 필요 분야 (전기 자동차, 항공기, 드론 등)
• 리튬 이온 배터리: 다양한 분야 (휴대폰, 노트북, 태블릿 등)

 

8. 미래 전망:

• 리튬 황 배터리: 기술적 과제 해결 시 차세대 배터리 시장 주도 가능성 높음
• 리튬 이온 배터리: 리튬 황 배터리 상용화 이전까지 주력 배터리 유지

 

 

 

https://www.asiae.co.kr/article/2023122911114666340

[배터리완전정복](17)'반값 배터리' 리튬황, 나오기만 하면 대박 - 아시아경제

https://yelec.kr/%EA%B0%80%EA%B2%A9-%EC%8B%B8%EA%B3%A0-%ED%9A%A8%EC%9C%A8-%EC%A2%8B%EB%8B%A4%EB%8A%94-%EB%A6%AC%ED%8A%AC%ED%99%A9-%EB%B0%B0%ED%84%B0%EB%A6%AC%EC%9D%98-%EB%AF%B8%EB%9E%98%EB%8A%94/

가격 싸고 효율 좋다는 리튬황 배터리의 미래는? - 전자부품 지식 채널, 크로스미디어 와이일렉

 

https://zdnet.co.kr/view/?no=20240325141008

'전고체' '리튬황' 차세대 배터리 상용화 어디까지 왔나