리튬 이온 전지를 대체할 차세대 전고체 배터리에 관한 보고서

소개

1. 논문의 각종 서식을 준수한 자료입니다.
2. 다양한 참고문헌을 바탕을 둔 성실도가 돋보이는 논문입니다.
3. 최근 과학적 이슈와 관련된 보고서입니다.

목차

I. 서론
1. 전기차 베터리에서 발생하는 화재

II. 본론
1. 리튬 이온 배터리 작동 원리
2. 리튬 이온 배터리의 문제점
3. 전고체 베터리의 작동 원리 및 장점
4. 다양한 고체 전해질의 특징
5. 전고체 배터리의 한계 및 새로운 소재의 고체 전해질

III. 결론
1. 추후 활동

본문내용

I. 서론
1. 전기차 베터리에서 발생하는 화재
2024년 8월 11일에, 인천의 한 지하주차장에서 가만히 주차되어있던 전기차에 화재가 발생해서 사회적으로 큰 이슈가 되었다. 지하주차장에서 발생한 연기로 인해서 수도와 전기 공급이 끊기며 잘못하면 큰 사고로 이어질 뻔했다. 가만히 있었던 전기차에 갑자기 화재가 발생한 이유는 바로 지속적인 외부 충격으로 인해서 배터리 셀이 손상되었기 때문이라고 추정된다. 이 사고는 기존 리튬이온 배터리의 안전성 문제를 다시 한번 드러낸다. 높은 에너지 밀도를 가진 리튬이온 배터리는 전기차의 핵심 기술이지만, 화재 위험성과 열 폭주로 인해 안전성과 신뢰성에서 한계가 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 연구되고 있는 전고체 배터리는 비가연성 고체 전해질을 사용해 화재 위험을 줄이고, 안정성과 에너지 효율성을 동시에 확보할 수 있는 혁신적인 대안으로 주목받고 있다. 이번 보고서에서는 먼저 기존 액체 전해질 배터리의 작동 원리 속에서 화재와 같은 문제점이 왜 발생하는지 알아보고 나서, 이어서 전고체 배터리의 작동 원리 속에서 화재와 같은 문제점을 어떻게 막는지 알아볼 것이다

II. 본론
1. 리튬 이온 베터리 작동원리
리튬 이온 배터리에서 사용되는 전해질은 배터리 내부에서 양극과 음극 사이의 이온 이동을 돕는 매개체로, 전기화학 반응을 통해 에너지를 저장하고 방출하는 데 핵심적인 역할을 한다. 리튜 이온 배터리는 현재 전기차, 스마트폰, 노트북 등의 주요 에너지원이다. 현재 가장 널리 사용되는 리튬 이온 전지의 작동 원리에 대해서 우선 알아보도록 하겠다.

리튬 이온 배터리는 크게 양극, 음극, 전해질, 분리막으로 구성되어 있다. 양극은 주로 리튬 금속 산화물로 만들어지며, 음극은 일반적으로 흑연으로 구성된다. 여기서 양극은 음극보다 상대적으로 전압이 높으며, 이는 전고체 배터의 중요한 작동 매커니즘에 기여한다. 전해질은 리튬 이온을 자유롭게 이동할 수 있도록 도와주는 물질로, 액체 또는 고체 형태로 존재한다. 분리막은 양극과 음극이 직접 접촉하지 않도록 하여 단락을 방지하는 역할을 한다. 리튬 이온 뱌터리는 산화 환원 작용을 통한 전자의 이동을 통해서 전기를 생성 해내는 원리로 작동한다. 리튬 이온 배터리의 작동 방식은 크게 충전과 방전으로 나눌 수 있다.

참고자료

· 국과수 “인천 전기차 화재, 외부충격 따른 배터리팩 손상·발화 개연성”, 한겨레, 이승욱 기자, 2024.09.20.
· DENIOS MAGAZINE – HOW A LITHIUM-ION BATTERY WORK
· Analysis of internal short-circuit in a lithium ion cell, Science Direct, Shriram Santhanagopalan, Premanand Ramadass, John (Zhengming) Zhang, 20 October 2009
· 서울대 소식, 서울대 연구진, 전고체 배터리의 안정성 및 성능을 개선한 차세대 핵심기술 개발, 2023.4.3.