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주제별 추천논문>탄소중립시대의 배터리 전쟁
공학


 

(이미지출처_클립아트코리아)


지구의 미래를 위협하는 기후변화에 대처하기 위한  '탄소중립' 정책에 따라

전기차 배터리를 보다 낮은 가격으로 안전하게 사용될 수 있는 고에너지 저비용 배터리에 대한 연구가 가속화 되고 있는 시점에 

우리나라 연구진의 노력과  성과에 대해 알아봅니다.




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1전고체 리튬이차전지의 PEO/LLZO 복합고체전해질 특성

저자 : 우민홍 ( Min-hong Woo ) , 김주민 ( Ju-min Kim ) , 차지혜 ( Ji-hye Cha ) , 정호영 ( Ho-yong Jung ) , 장덕례 ( Duck-rye Chang )

발행기관 : 조선대학교 공학기술연구원 간행물 : 공학기술논문지 12권 1호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 7-15 (9 pages)

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The PEO/LLZO solid composite electrolyte with high ionic conductivity and low interfacial resistance was prepared by solution casting method. The electrochemical properties such as lithium ion conductivity, lithium ion transference number, electrochemical stability and compatability with lithium metal anode of PEO/LLZO solid composite electrolyte were investigated. The results showed that the addition of LLZO could effectively improve the ionic conductivity, electrochemical stability window, transference number, and compatibility with lithium metal of composite electrolytes. The LLZO 45% content of the PEO/LLZO solid composite electrolyte showed the lowest activation energy and the electrochemical stability at 4.75V (vs Li/Li+). In addition, when the thickness of the PEO/LLZO solid composite electrolyte was 130 μm or more, The behavior of Li+ plating/stripping on lithium symmetric cell was greatly enhanced. The NCM622/Li solid-state lithium ion battery assembled with the PEO/LLZO solid composite electrolytes had good cycling performance. At current rate of 0.5C, the discharge specific capacity remained about 148mAh/g after 100cycles at 60℃.

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2탄소-황 복합 전극 제조 방법에 따른 리튬-황 전고체 전지 성능 변화

저자 : 최한울 ( Han Ul Choi ) , 진주성 ( Ju Sung Jin ) , 임형태 ( Hyung-tae Lim )

발행기관 : 대한금속재료학회 간행물 : 대한금속재료학회지 55권 7호 발행 연도 : 2017 페이지 : pp. 503-508 (6 pages)

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All-solid-state Li-S batteries were fabricated with lithium silicide anodes (Li4.4Si), sulfide-based glass electrolyte (Li2S-P2S5), and a sulfur composite cathode. The sulfur based composite cathode was prepared using two methods; (Case 1) mortar-mixing and (Case 2) planetary ball milling at a rotation speed of 370 rev/min for 15 min. SEM analysis results indicated that the `Case 2` method improved the distribution of sulfur, carbon and solid electrolyte particles, with a reduction in particle size. This effect was reflected in impedance spectra, and eventually in charge-discharge capacity: the electrode/electrolyte interface resistance was reduced so that the average charge-discharge capacities increased with the `Case 2` cathode. Thus, the present work indicates the method of preparing the sulfur composite cathode profoundly affects the performance of solid state Li-S batteries. (Received December 19, 2016; Accepted February 24, 2017)

3[FOCUS] 더 멀리 더 안전하게 전고체 배터리 경쟁

저자 : 김영대

발행기관 : 연합뉴스 동북아센터 간행물 : 마이더스 2021권 11호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 94-95 (2 pages)

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5디지털 트윈 기술을 이용한 전고체 전지 모델링 연구

저자 : 박주남 , 정승원 , 송지훈 , 이용민

발행기관 : 대한금속재료학회 간행물 : 재료마당 33권 6호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 26-37 (12 pages)

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6[Enterprise] 이젠 전기차 시대... 충전소 확충 가속

저자 : 김영대 , 권희원

발행기관 : 연합뉴스 동북아센터 간행물 : 마이더스 2021권 5호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 80-81 (2 pages)

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8폐기물정책에서 2050 탄소중립의 역할과 방향

저자 : 박상우 ( Sang-woo Park )

발행기관 : 한국폐기물자원순환학회 간행물 : 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 2021권 0호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 347-347 (1 pages)

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9탄소중립, 이차전지도 피해갈 수 없다

저자 : 박수항

발행기관 : 포스코경영연구원 간행물 : POSRI 이슈리포트 2021권 10호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 1-10 (10 pages)

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○ 전세계적으로 탄소중립이 주요 화두로 떠오르며, 이차전지 산업에서도 CO2 배출 관리가 핵심 경쟁요건으로 부상하는 모습 - CO2 배출량은 LCA 관점에서 평가되기 때문에 최종제품 배출량을 감축하기 위해선 결국 ‘원료-소재-부품’을 포함한 全 단계의 저감이 선행되어야 함 ○ 이차전지 산업의 탄소배출을 선제적으로 관리할 것을 예고한 EU, ’24년부터 역내에서 판매되는 이차전지의 Carbon Footprint 신고 의무화 추진 - 미국도 유럽 규제를 벤치마킹하는 한편, 유사 제도의 도입가능성을 시사 - 이차전지 핵심 수요처인 글로벌 자동차사, 자사 탄소중립 목표 수립에 따라 이차전지를 비롯한 부품사에 CO2 배출 관리 동참 요구 ○ 한편, 이차전지는 전기차 생애주기 Carbon Footprint의 30% 점유 - 전기차는 전체 생애주기에서 내연기관차 대비 절반 이하의 CO2 배출 - 제조단계 탄소배출량은 기존 내연기관차보다 더 많으며, 이는 이차전지 제조 과정에서 주로 기인 (이차전지 제조 배출량이 전기차 전체 배출량의 절반 차지) ○ 이차전지 제조만을 기준으로 하면 약 20%가 셀 제조단계에서 발생하며, 양/음극재, 전해액, 분리막 등 주요 원료/소재 단계에서 80% 발생 - 제조국 및 원료 공급지역의 에너지 Mix에 따라 탄소배출량에서 차이 발생하며, 석탄발전 비중이 높은 중국이 EU 대비 많은 양의 CO2 발생하는 것으로 평가 - 코발트/니켈 등 중국산 금속원료 사용 시 Carbon Footprint 증가 경향 ○ 주요 기업들이 재생에너지와 리사이클링 원료의 확대 도입 계획을 수립하는 가운데, 유럽 소재기업들은 역내 원료 수급 및 리사이클링 사업에 연계해 밸류체인을 새로 구축하려는 시도 - 리사이클링 사업, 밸류체인 간 이송거리 단축, 재생에너지 활용으로 공급망 전체에서의 Carbon Footprint 저감 추진 ○ EU 등 후발국은 이차전지 산업의 저탄소 트렌드를 역내 산업 기반 확대 및 지역 패권 장악을 위한 기회로 활용하려는 모습 ○ 이차전지 성장에 연계, 국내 소재 점유율이 증가하는 가운데 저탄소화로 대표되는 친환경 경쟁력이 국내 소재산업 생태계의 장기 생존에 영향

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10기후변화에 대비한 중국의 탄소배출가스 저감을 위한 에너지 정책연구

저자 : 이기한 ( Lee¸ Kihan )

발행기관 : 한남대학교 과학기술법연구원 간행물 : 과학기술법연구 27권 1호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 45-84 (40 pages)

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현재 중국은 석유 수입에 크게 의존하고 있다. 세계 에너지 수급환경이 변화하고 각국의 무역 보호주의가 확대되는 가운데 기후변화 및 환경보호 문제에 대한 높아진 관심으로 중국의 에너지 안보는 새로운 도전에 직면해 있다. 지구 온난화와 대기오염이 심각해짐에 따라 중국은 저탄소 및 청정에너지 활용에 점점 더 많은 관심을 기울이기 시작했다. 저탄소 경제 배경하에 중국은 필연적으로 석탄의 생산과 사용을 통제해야 한다. 석탄을 효과적으로 대체하기 위해서는 신재생에너지와 석유 및 가스의 사용을 늘려야 한다. 중국은 신재생에너지의 낮은 기반과 제한된 성장으로 인해 단기 및 중기적으로 더 많은 석유와 가스의 수입에 의존할 수밖에 없다. 이에 따라 석유 및 가스에 대한 의존도가 높아지면서 중국의 탄소중립 목표에 악영향을 미친다. 중국은 급속한 경제 성장과 신재생에너지의 급속한 발전에 따라 세계에서의 에너지 공급 및 소비 모두 증가하고 있지만, 공급 증가율이 소비 증가율보다 낮아 에너지 수급격차는 더욱 커지고 있다. 따라서 중국정부의 가장 큰 과제는 에너지 공급을 다원화하고 수급 균형을 안전하게 유지하는 것이다. 중국 정부는 미래 30년 중국의 에너지 발전전략과 정책이념을 구체화했다. 백서에서 중국은 지속적이고 건전한 사회 발전을 위한 신재생에너지 개발에 적극 나섬으로써 세계 기후변화 대응과 에너지 안보 및 세계 경제 성장에 기여할 것이라고 강조했다. 특별히 주목되는 부분은 에너지산업 대외개방 확대와 에너지 정책강화이다. 14차 5개년 계획이 시작하는 2021년부터 에너지 정책강화를 추진하겠다며 중국 정부가 에너지정책의 기본법이 될 '에너지법안'에 이를 명기할 것이라고 밝혔다. 중국은 급격한 경제발전으로 에너지 공급이 부족한 상황이다. 환경보호 및 에너지 소비측면에서 보면 2019년 기준 글로벌 탄소배출 1위 국가는 중국(28.8%), 이다. 중국의 에너지 수요는 미국과 같은 선진국보다 빠르게 증가하여 에너지 안보 문제가 악화되고 있다. 시진핑 주석은 "2060년까지 이산화탄소 순 배출량을 제로(0)로 만들겠다"고 탄소중립 국가 실현을 선언하였다. 이는 에너지 정책 개혁, 친환경 소비확대(전기차/스마트 도시 추진 등), 오염산업 퇴출 등과 같은 산업구조조정을 예고하고 있다. 따라서 중국 미래산업의 중요한 축 하나는 에너지 구조 변경과 그에 따른 ‘친환경+산업’ 융합이다. 중국의 에너지 정책은 새로운 변화가 일어날 것으로 보인다. 기후변화 및 환경보호와 같은 문제로 인해 중국의 에너지 정책에 대한 새로운 요구가 제기되고 있다. 결론적으로 본 연구는 중국의 기후변화 대비 관련 법제를 소개·분석하여 기후변화 관련 정책과 관련한 우리의 정부정책 담당자에게 유용한 정책적 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

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