대용량 나노 폴리머 에너지 저장 전지 개발

중국 ‘장수성(江蘇省) 에너지 저장 재료 공정기술 연구 센터’ 연구개발팀은 최근 관련 연구를 통해 ‘지능형 대용량 나노 폴리머 에너지 저장 전지(Intelligent Large capacity nano polymer Energy storage Battery)’ 연구개발에 성공하여 이슈가 되고 있다.

이번에 개발된 ‘지능형 대용량 나노 폴리머 에너지 저장 전지’는 최근 ‘중국 경공업(輕工業) 연합 위원회’에서 조직, 실행한 ‘기술 평가’에 통과되었다. 이번 ‘기술 평가’에 참가한 중국 내 관련 과학자, 교수, 전문가, 기업인, 관원들은 ‘장수성(江蘇省) 에너지 저장 재료 공정기술 연구 센터’ 연구개발팀이 개발한 ‘지능형 대용량 나노 폴리머 에너지 저장 전지’의 종합 기술 지표(指標)는 동일 유형 제품 분야에서 현재 이미 국제 선진 수준에 도달하였다고 높이 평가하고 있다.

‘장수성(江蘇省) 에너지 저장 재료 공정기술 연구 센터’는 중국 ‘장수(江蘇) 화푸(華富) 에너지 저장 신기술 주식유한회사’가 투자하여 중점적으로 건설한 ‘에너지 저장 재료 공정기술 전문 연구 기관’에 속한다.

‘지능형 대용량 나노 폴리머 에너지 저장 전지’는 ‘장수성(江蘇省) 에너지 저장 재료 공정기술 연구 센터’ 연구개발팀이 비가 많이 내리고 흐린 날씨에 사이클이 길어 전지 용량이 크고 심층 순환 및 심층 방전을 실행해야 하고 작업 환경 습도(濕度)가 높은 등 특수 요구를 충족시킬 수 있는 에너지 저장 전지 개발 수요에 근거하여 일상 젤 전지가 쉽게 레이어링(layering)되는 난제를 해결하였다.

연구개발팀은 이번 연구를 실행하는 과정에서 특수 다변량 혼합 전해질(Multivariate mixed electrolyte)을 개발하여 고온 사용 환경과 과충전으로 인해 발생하는 전지 탈수 및 건조, 저온 시 전지 충전 접수 능력이 떨어지고 플레이트 황산염화가 발생하고 공법이 불안해지는 문제를 해결하였으며 전지의 고온, 저온에 견딜 수 있는 성능을 향상시켰다. 연구개발팀은 이번 연구를 통해 습도(濕度)가 높은 작업 환경에서 사용할 수 있는 ‘지능형 대용량 나노 폴리머 에너지 저장 전지’를 개발하였으며 전지 제품의 일치성과 안정성을 향상시키는데 성공하였다.

연구개발팀은 이번 연구를 통해 일종 혁신적인 `에너지 균형 지능형 칩 관리 시스템`을 개발하였으며 전지 내 각 단일체 간의 전지량 균형에 대한 모니터링을 실현하였다.

이번 연구개발 성과의 혁신적인 부분은 단일체 전지 전압이 감소될 때 칩의 누출 전류가 감소되고 충전 전압이 기타 전지의 전압보다 향상되며 전지량이 떨어지는 전지로 하여금 기타 전지 수준에 도달할 수 있도록 하는 동시에 균형 칩은 전지의 과충전과 전압이 떨어지는 문제를 해결하고 전지 활성이 떨어지는 문제를 효과적으로 방지하고 전지의 용량을 5% 정도 향상시킬 수 있게 된다는 점이다.

연구개발팀은 양극 활성 물질 속에 Ce2O3, Pr2O3, Tb2O3 등 희토 원소 산화물 재료를 포함시키고 음극 활성 물질 속에 Sm2O3, Eu2O3, Yb2O3 등 희토 산화물을 첨가하여 음극의 전기 전도 능력을 향상시키고 활성 물질 이용률과 충전 및 방전 성능을 향상시키고 전지의 순환 수명을 연장시켰다.

연구개발팀은 이번 연구를 실행하는 과정에서 매설 전극(buried electrode) 특허 기술을 개발하였으며 에너지 저장 전지 사용 환경의 습도가 매우 높아 쉽게 부식되는 난제를 해결하고 전기 에너지 사용률을 향상시키는데 성공하였다.

‘장수성(江蘇省) 에너지 저장 재료 공정기술 연구 센터’ 연구개발팀이 개발한 ‘지능형 대용량 나노 폴리머 에너지 저장 전지’는 현재 이미 양산 단계에 들어간 상황이며 중국 정부의 `국가 진타이양(金太陽) 공정(工程)`, `국가 중대 오프-그리드 발전소 건설 중대 프로젝트`, `국가 신 농촌 건설 프로젝트`에 응용되고 있는 상황이다.

■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr