·일본 도쿄공업대(東京工業大学)에 따르면 깨끗한 전해질·전극 인터페이스가 전고체 배터리(solid-state lithium battery)의 용량 개선의 핵심이라고 밝혔다.연구 프로젝트는 도호쿠대(東北大学), 국립산업과학기술원(国立産業技術総合研究所) 및 일본공업대(日本工業大学)와 공동으로 진행됐다.기존의 액체 리튬 이론 배터리는 상당한 이점을 가지고 있지만 내구성이나 용량에서 단점을 가지고 있다. 전고체 배터리는 충전 및 방전중에 리튬(Li) 이온을 교환하는 고체 전극과 고체 전해질로 구성된다.전고체 배터리는 높은 에너지 밀도와 안전성을 구비한 것으로 평가된다. 연구팀은 전고체 배터리에서 낮은 인터페이스 저항과 고속 충전을 달성하기 위해 깨끗한 전해질·전극 인터페이스를 생성하는 것이 필수적이라는 것을 발견했다.깨끗한 인터페이스는 전고체 배터리의 충전 및 방전중에 리튬의 삽입 및 제거를 용이하게하기 때문이다. 이번 프로젝트의 결과는 향후 전고체 배터리의 설계에 대한 중요한 통찰력을 제공할 수 있을 것으로 전망된다.▲ Japan-TokyoInstituteofTechnology-Battery▲ 도쿄공업대(東京工業大学)의 전경(출처 : 위키피디아)

일본 글로벌 자동차제조업체인 도요타자동차(トヨタ自動車)에 따르면 2025년까지 전고체 배터리의 상용화를 완료할 계획이다.전고체 배터리는 기존의 리튬-이온 배터리에 비해 훨씬 더 가볍고 더 빠르게 충전가능하며 더 오래 지속된다. 현재 전고체 배터리 생산 기술 등 연구 개발을 진행중이다.도요타의 트럭 상용차 계열사인 히노(Hino)가 전고체 배터리를 사용할지 여부는 아직 밝히지 않았다. 히노는 하이브리드 트럭에 기존 리튬-이온 배터리를 사용했다.고체 배터리가 트럭에 장착되면 연료 전지 트럭의 성능이 향상될 수 있을 것으로 평가된다. 배터리 무게가 눈에 띄게 감소하면서 연료 소비가 개선된다. 이 기술로 구동되는 전기자동차의 첫 번째 프로토 타입은 2021년 출시될 예정이다.▲ Japan-toyota-Battery▲ 도요타자동차(トヨタ自動車)의 홍보자료(출처 : 홈페이지)

일본 글로블 전시회 개최 전문회사인 리드익스비션저팬(Reed Exhibitions Japan Ltd.)에 따르면 2019년 2월 27일부터 3월1일 까지 도쿄 빅 사이트에서 국제 충전식 배터리 엑스포인 BATTERY JAPAN 2019를 개최한다.이 배터리 엑스포에서는 세계 유수의 2차 전지를 전시하고 관련 컨퍼런스가 개최된다. 특히 상용화를 위한 고체상태 배터리 및 전기자동차 배터리가 출시될 예정이다. 참가업체들의 면면을 살펴보면 다음과 같다.TANABE CORPORATION은 기능성 파우더에 해당하는 데모 테스트를 위한 회전식 가마를 공개할 예정이다. TOYO CORPORATION은 전해질을 평가하기 위한 고주파 임피던스 측정 시스템을 제시할 계획이다.KRI는 재료의 평가/분석 서비스를 제공하고, SHIMADZU CORPORATION은 스캐닝 프로브 현미경을 전시할 계획이다. 또한 차량용 배터리를 위한 다양한 배터리 재료 및 검사 장비도 공개될 예정이다. 'BATTERY JAPAN 2019'는 관련 기업들이 일본과 세계의 다양한 전시회와 종합 컨퍼런스를 통해 새로운 비즈니스기회를 찾는데 도움을 제공할 수 있을 것으로 판단된다. ▲ Japan-BatteryJapa-show-EV-solidstate▲ 'BATTERY JAPAN 2019' 홍보자료(출처 : 홈페이지)

일본 전자부품 제조업체인 티디케이(TDK)에 따르면  수 밀리미터의 칩 크기의 초소형 고체 배터리(Solid-state batteries)를 개발했다. 이 고체 배터리는 1000회 이상 충전이 가능한 것으로 평가된다.개발된 고체 배터리는 차세대 배터리 시장을 독차지할 수 있는 잠재력을 갖고 있는 것으로 평가된다. 누출될 액체가 없어 더 안전하고 훨씬 더 큰 용량을 유지할 수 있기 때문이다.고체 배터리시장은 2035년 ¥2조7800억엔, $US 246억7000만달러에 달할 것으로 예측된 바 있다. 고체 배터리 시장에서의 경쟁은 일본에만 국한되지 않는다.한국의 삼성 SDI와 LG 화학은 전기 자동차용으로 자체 개발을 진행하고 있다. 또한 전 세계 수 많은 벤처기업이 시장을 선점하기 위해 개발에 집중하고 있다.일본 첨단기업들은 고체 배터리 개발을 주도할 잠재력을 갖고 있는 것으로 평가된다. 산업자재 및 재료처리 기술에 대한 풍부한 지식을 보유하고 있기 때문이다.티디케이는 이미 고체 배터리 샘플 출하를 시작했으며 대량생산을 준비 중인 것으로 알려졌다. 가정, 사무실 및 공장에 설치된 조명, 에어컨과 같은 장비에 초소형 고체 배터리가 사용될 수 있을 것으로 평가된다.특히 리모콘과 같은 작은 전자장비에 사용되는 알칼리 배터리를 대체할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 전기 자동차의 리튬이온 배터리도 고체 배터리가 대체할 수 있다.참고로 일본 자동차 제조업체인 도요타자동차는 2020년대 초반에 고체 배터리의 출시를 목표로 하고 있다. 또한 독일의 폭스바겐은 2025년경 고체 배터리의 대량 생산을 계획 중이다.▲ Japan-TDK-SolidStateBattery▲ 티디케이의 고체배터리 홍보자료(출처 : 홈페이지)

캐나다 젠야타벤처스(Zenyatta Ventures)에 따르면 그래핀(graphene) 연구를 위해 2개의 펀드로부터 자금을 지원받았다.2개 펀드는 캐나다 자연과학 및 공학연구협의회(Natural Science and Engineering Research Council of Canada, 이하 NSERC)의 공동연구개발 보조금과 혁신산성 II를 위한 온타리오센터의 엑셀런스 바우처(Ontario Centres of Excellence Voucher for Innovation and Productivity II) 교부금이다.젠야타벤처스는 궬프대(University of Guelph)의 아이쳉 첸 교수(Aicheng Chen)와 2015년부터 그래핀 연구를 협력해왔다. 또한 젠야타벤처스는 연방 및 주정부 프로그램을 통해 연구자금을 확보하고 재능 있고 창의적인 연구자를 모집하고 있다.NSERC Engage 프로그램에 따라 두 프로젝트에서 개발한 지적재산(IP)은 젠야타벤처스가 소유한다. 그래핀의 시장 잠재력을 높이기 위해 더 많은 연구자를 지속적으로 파악해 채용할 방침이다.그래핀에 대한 자체 시장수요를 개발하고 인큐베이터 프로그램에 더 많은 IP를 추가할 수 있을 것으로 기대된다. 예를 들어 알바니 흑연프로젝트는 결정질 흑연의 크고 독특한 품질을 보증할 수 있을 것으로 기대된다.참고로 아이쳉 교수는 최근 전기화학 및 나노과학 분야의 새로운 티어1(Tier 1) 캐나다 연구 위원장으로 선정된 바 있다. 아이쳉 교수는 향후 7년간 연구비로 $C 140만달러의 지원받게 된다.▲ Canada-zenyatta-Graphene▲ 젠야타벤처스 홍보 자료(출처 : 홈페이지)

중국 에너지 스타트업인 칭따오에너지개발(Qing Tao Energy Development Co. Ltd)에 따르면 고체상태 배터리 생산을 시작했다. 생산설비는 장수성 쿤산시에 위치해 있다.고체상태 배터리기술은 고체 또는 전도성 물질로 액체 또는 겔 형태의 전해질을 대체하는 차세대 고용량 에너지 저장 솔루션으로 알려져 있다. 기존의 리튬이온 배터리를 개선하기 위해 ㄱ글로벌 기업들이 주목하고 있다.칭따오에너지개발은 고체상태 배터리 프로젝터에 ¥10억위안, 약 $US 1억4400만달러를 투자했다. 매년 0.1GWh의 고체상태 배터리를 생산할 수 있으며 400 Wh/kg 이상의 에너지 밀도를 갖는다.2020년까지 생산 능력은 0.7GWh에 이를 것으로 예상된다. 전기 자동차용 배터리를 생산하기 위해 다수의 대형 자동차 제조업체와 협력하고 있다.전기 자동차용 배터리 수요 증가로 인해 큰폭의 성장이 기대된다. 폭스바겐, 도요타, 다이슨과 같은 글로벌 자동차제조업체들은 자동차용 고체 상태 배터리를 채택하는 방향으로 선회하고 있다.중국이 세계 최대 전기자동차시장으로 성장하고 있는 것도 사업적으로 유리하다. 참고로 칭따오에너지개발은 2014년 칭화대(Tsinghua University)를 졸업한 박사들에 의해 설립됐다. ▲ China-QingTaoEnergyDevelopment-solidstate battery-▲칭따오에너지개발의 생산라인(출처 : 홈페이지)