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[신제품]전고체 배터리 분체 재료 및 건식 공정 평가를 글로브박스 환경에서 실현하는 올인원 솔루션 출시

작성자 : 히오키코리아 2024-10-30 09:24:39

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HIOK는 전기자동차용 전고체 배터리 연구개발 시장을 겨냥한 ' 분체 임피던스 측정 시스템 '을 2024년 10월 29일 출시했습니다.

 

분체 임피던스 측정 시스템

 

 

이 시스템은 전고체 배터리 재료 평가 및 건식 공정(*1) 검증에 필수적인 주요 파라미터를 동시에 측정하여 재료 평가의 안전성과 경제성을 크게 향상시킵니다. 소형 프레스 유닛과 다수의 측정 유닛, 통합 소프트웨어로 구성되어 글러브 박스(*2) 내에서 측정이 이루어집니다. 따라서 작업 안전성 향상과 흡습에 의한 측정 대상의 변질 위험을 줄일 수 있습니다. 또한, 평가 비용의 절감뿐만 아니라 작업 시간도 단축되어 실험 시도 횟수를 늘릴 수 있습니다.

 

작업 효율 향상과 다양한 기능을 갖춘 분체 임피던스 측정 시스템은 전기자동차용 전고체 배터리 연구에 혁신적인 도구가 될 것으로 기대됩니다.

 

*1 건식 공정: 용매를 사용하지 않고 분체 재료를 직접 가공하여 전극을 제작하는 제조 방법.

*2 글러브 박스: 실험 환경을 외부와 격리하는 소형 밀폐실. 격벽에 부착된 장갑으로 내부에서 안전하게 수작업이 가능.

 

 

■개발 배경

배터리식 전기자동차(BEV)는 지속가능한 세계 에너지 소비를 실현하기 위한 중요한 솔루션입니다. 현재 주행거리 연장, 충전 시간 단축, 차량 비용 절감, 그리고 안전성 향상 등에 초점을 맞춰 차세대 배터리의 연구개발이 진행되고 있습니다. 이러한 혁신 기술 중 전고체 배터리는 기존 배터리의 한계를 극복할 수 있는 유망한 대체 기술로 주목받고 있습니다.

 

전고체 배터리 연구에서는 황화물계, 산화물계, 할라이드계, 폴리머계 등 다양한 소재가 검토되고 있습니다. 특히 황화물계, 할라이드계 등의 소재를 이용한 전고체 배터리는 전극 제작에 있어 고온 처리가 필요 없고 고성능이기 때문에 빠른 시일 내에 대량 생산에 적용될 수 있을 것으로 기대되고 있습니다.

 

이러한 유망 소재들은 안전하게 취급하기 위해 관리된 환경을 필요로 합니다. 예를 들어, 황화물계 물질의 분체는 습기에 닿으면 유해한 가스를 방출하기 때문에 글러브 박스 내에서 작업해야 합니다. 또한 할라이드계 재료의 분체는 공기 중의 수분으로 인한 변질을 피하기 위해 드라이 챔버(건조실)에서 작업해야 합니다.

 

 

이러한 문제를 해결하기 위해 당사는 글러브 박스 내에 설치할 수 있는 소형 프레스 유닛을 포함한 올인원 측정 시스템을 개발했습니다. 이 시스템은 재료 평가에 필요한 여러 파라미터를 동시에 측정할 수 있어, 전고체 배터리의 시료 제작부터 측정까지 모든 과정을 관리된 환경 내에서 진행할 수 있습니다. 당사는 전고체 배터리의 개발 지원을 통해 안전하고 고성능의 지속 가능한 BEV의 보급을 촉진하고, 세계적인 재생에너지 이용을 촉진하는 것을 목표로 하고 있습니다.



■제품 특징
1. 임피던스, 두께, 압력을 동시 측정
전고체 배터리의 전극 제조 방법 중 하나로 분체 압축이 있습니다. 최대 프레스 압력 764 MPa(전극 직경 10mm)의 프레스 유닛 SA9003은 고객이 원하는 프레스 압력을 확실하게 실현합니다. 이 시스템은 분체의 압축 상태를 제어하면서 임피던스, 두께, 압력을 동시에 측정할 수 있습니다. 이러한 측정값을 바탕으로 통합 소프트웨어가 분석하여 부피 밀도(*3), 이온 전도도(*4) 및 전도율과의 관계를 파악할 수 있습니다. 유연성이 우수하고 밀착력이 뛰어나며 깨지기 어려운 고체 전해질 개발 및 최적의 양극 합제 배합 비율 파악에 기여합니다.

*3 부피 밀도: 분체의 질량을 부피 체적(입자 사이의 공극을 포함한 체적)으로 나눈 값. 분체 압축 성형의 지표로 사용한다.
*4 이온전도도: 물질 내 이온의 흐름의 용이성을 나타내는 척도. 값이 클수록 전류가 흐르기 쉽다는 것을 나타낸다.

 

 

초소형으로 설계된 프레스 유닛 SA9003 (단위: mm)

 

 

2. 연구 환경을 최적화하는 컴팩트한 측정 시스템 

프레스 유닛은 매우 컴팩트하게 설계되어 글러브 박스 안에 쉽게 설치할 수 있으며, 글러브 박스 내부의 귀중한 공간을 차지하지 않습니다. 따라서 충진에서 압분, 측정에 이르는 모든 공정에서 재료가 글러브 박스 밖으로 나가는 일이 없습니다. 관리된 환경에서의 실험으로 유해 가스 발생, 습기로 인한 변질 우려, 인출 작업 시간 등으로부터 연구자를 해방시켜 줍니다.

 

 

 

글러브박스 내부에 설치된 프레스 유닛 SA9003

 

3. 평가 비용을 획기적으로 절감하여 실험 횟수를 증가 

전고체 배터리 개발은 압력, 재료 혼합비 등조건을 바꿔가며 많은 실험을 진행해야 합니다. 기존에는 글러브박스 안에서 압분한 후 특성평가를 위해 시료를 외부로 꺼내야 했기 때문에 조건별로 시료를 소모해야 했습니다. 당사의 분체 임피던스 측정 시스템은 글러브 박스 안에서 모든 작업을 수행함으로써 이 과정을 간소화하여 작업 효율을 크게 향상시킵니다. 전극과 프레스 기구 일체화를 통해 단일 시료를 연속적으로 여러 프레스 압력 조건에서 측정할 수 있어 재료 사용량 절감과 실험 시도 횟수를 늘릴 수 있습니다.

 

■주요 용도

・자동차 산업에 필요한 전고체 배터리 및 건식 공정의 연구개발

・각종 배터리 셀에 적합한 분말 재료의 혼합비 및 프레스 압력의 최적화에 관한 연구

・공공 연구기관, 기업 연구개발 부문, 대학, 자동차 업계, 화학업계의 차세대 배터리 기술 연구

 

문의처

TEL : 02-2183-8847(대표)

E-mail : info-kr@hioki.co.jp

 

기재되어 있는 정보는 본 문장 발행일 현재의 것입니다. 예고 없이 본 문장에 기재된 정보는 변경되는 경우가 있습니다. 본 문장에서 사용하고 있는 회사명 및 제품명은 각사의 등록 상표 혹은 상표입니다. 

 

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