◎ 중국 과기일보(科技日报)는 저비용·고용량이 특징인 ‘공기배터리’ 연구개발 및 주요 기업 현황을 소개

- 차세대 이차전지로 주목받는 공기배터리는 양극에서 흡수되는 산소와 음극의 금속 간 화학 반응을 통해 전기를 발생

※ 방전 시 금속이온이 음극에서 양극으로 이동 → 공기 중에서 흡수된 산소와 반응하여 전기 생성 → 충전 과정에서 금속이온과 산소가 분리되어 양극에서 음극으로 이동하는 방식

- 리튬배터리 대비 중량은 1/5, 가격도 1/10 수준으로 낮으며 저장 용량이 크다는 장점 보유

※ ▲(경제성) 음극재에 저가의 철·아연 등이 사용되므로 제조원가가 저렴(미국 카네기 멜론 대학교의 제조비용 추정치에 따르면 ‘철-산소 배터리’ 비용은 kWh당 약 25달러)  ▲(저중량) 양극에 큰 용량이 필요치 않아 무게가 가벼운 편 ▲(고용량) 리튬 함량이 높아 전력 저장 용량 증대 가능 

◎ 글로벌 기업 다수가 공기배터리 장점에 주목하고 투자 개발 경쟁에 돌입

- (미국) 에너지 저장기업 Form Energy 社는 자체 개발한 ‘철-공기배터리’를 조지아 주 전력회사에 공급하겠다는 계획 발표(’22.2)

※ 불연성 전해질을 사용하여 안전성이 높고 100kWh 이상의 전기를 저장할 수 있는 배터리를 생산할 예정으로, 양산 시 제조비용은 리튬 배터리의 1/10 수준인 kWh당 20달러 미만

- (일본) 스타트업 Konix Systems 社는 수소-공기배터리 기술을 융합한 ‘철-공기배터리’를 연구 중으로, 향후 제조 재료비용을 1/10 미만으로 낮추어 ’25년 출시할 계획

- (캐나다) 캐나다 스타트업 Zinc 8 Energy Solutions 社는 ‘아연-공기배터리’ R&D를 진행하고 있으며, ’22년 뉴욕 아파트단지에 독점 공급 예정

※ 아연-공기배터리 제조비용은 리튬 이온 배터리의 1/4 수준인 kWh당 45달러

◎ 공기배터리의 장점을 발현하기 위해서는 발열 위험 등 기술적 문제 해결이 필요

- 화재 및 발열 위험성이 높은 리튬 기반의 공기배터리는 사용과정에서 음극재 변형으로 인한 합선이 쉽게 발생

※ 한국 삼성전자와 울산과학기술원(UNIST)은 배터리 내 산소통과 단면의 노후화를 줄이고자 세라믹을 유기물질로 대체하여 충·방전 횟수를 10회 미만에서 100회로 증대

- ‘철-공기배터리’는 중량 문제로 휴대폰·컴퓨터·신에너지차 사용에 적합하지 않아 리튬 배터리를 완전히 대체하기 어렵다는 평가를 받고 있지만, 향후 기술 수준 향상으로 경량 제품이 개발되고 응용이 확대될 것으로 기대 

(참고 : 科技日报, 制造成本低 蓄电容量大 空气电池研发驶入快车道, 2022.07.21.; 新浪科技, “空气电池”研发竞争白热化, 2022.07.07.)

* 관련링크

https://kjt.hebei.gov.cn/www/kxpj22/kxbl56/265673/index.html