아연공기전지에 대한 모든 것

소개글

아연공기전지에 대한 모든 것에 대한 보고서 자료입니다.

목차

제 1 장 서 론
제 1 절 전지의 개념⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅1

제 2 장 아연공기전지
제 1 절 특 성⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅6
제 2 절 전극 및 전해액의 제조⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅8
제 3 절 물질별 구성분포 비율⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅9
제 4 절 적용분야⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅10
제 5 절 재활용 현황 및 환경영향⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅11
제 6 절 한 계 점⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅12

제 3 장 국내외 전지현황 및 전망
제 1 절 1차, 2차전지 세계시장 동향⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅13
제 2 절 아연공기전지 전망⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅14
제 3 절 기타 차세대 전지⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅15

본문내용

한 연구로 입자의 크기가 다른 아연공기전지용 아연음극의 부식에 관한 전기화학적 특성 연구(한국연구재단, 2012-M1A2A2-세부과제번호)도 진행되었다.
또한, 2차전지로써 각광을 받고 널리 사용되고있는 리튬이온전지를 대체할만큼의 가능성을 보인 연구로 아연공기전지의 새로운 촉매가 개발되었다. 해당 기사 내용은 다음과 같다.
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리튬이온전지 대체하는 아연공기전지 빛 본다
울산과기대 조재필 교수팀, 아연-공기전지 새 촉매 기술 기발
연구진은 탄소나노튜브에 철프탈로시아닌을 결합시켜 아연-공기전지의 용량과 안전성을 높이는 데 성공했다. - 울산과기대 제공
미래 친환경 자동차로 각광받는 전기차 상용화의 가장 큰 걸림돌은 배터리다. 보통 리튬이온전지를 사용하는데 차량 가격의 절반을 차지할 정도로 비싸고 수명도 기대에 못미치기 때문이다. 또 리튬이온전지는 스마트폰이나 노트북 등에도 사용돼 국제 리튬 가격은 천정부지로 치솟고 있다. 리튬이온전지를 대체할 아연-공기 전지도 있지만 촉매 물질인 백금이 비싸 한계가 있었다.
이런 상황에서 울산과기대(UNIST) 친환경에너지공학부 조재필(사진) 교수팀은 아연-공기전지를 값싸고 성능 좋게 만들 수 있는 새로운 촉매를 개발했다고 3일 밝혔다.
아연-공기전지는 매장량이 풍부해 값이 싼 아연을 음극, 공기 중의 산소를 양극으로 하는 전지다. 폭발성이 없고 리튬이온전지보다 에너지밀도가 높아 전기차에 활용하면 더 멀리 주행할 수 있다는 게 장점이지만 촉매로 사용하는 ‘백금’이 비싸고 수명이 짧다.
연구진은 사람 몸속의 단백질 성분인 ‘철포르피린’이 촉매 작용을 한다는 점에 착안해 구조가 비슷한 ‘철프탈로시아닌’으로 새로운 촉매를 만드는 데 성공했다. 이 촉매는 백금촉매보다 튼튼하면서도 상온에서 대량으로 만들 수 있다.
실제로 이 촉매를 아연-공기전지에 적용한 결과, 백금촉매보다 수명이 50% 넘게 늘었고 출력도 높이는 것으로 나타났다. 연구진은 이 촉매가 제작공정도 단순해 기존의 다른 촉매보다 비용을 30% 이상 줄일 수 있다고 설명했다.
조 교수는 “금속-공기전지 개발 경쟁이 세계적으로 치열한 가운데 싸고 안전한 촉매 기술을 선점했다는 것이 이번 연구의 의의”라며 “아연-공기전지의 상용화를 앞당기는 데 크게 기여할 것”이라고 말했다.
더사이언스 | 2013년 07월 03일
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이처럼 아연공기전지의 단점을 보완하는 연구는 계속되고 있다.
아연공기전지를 장착하면 기존의 리튬이온전지를 단 전기자동차보다 주행 거리가 2배 이상 늘어나 500km를 넘을 것이며, 고가의 리튬을 쓰지 않아도 되기 때문에 전기차 가격도 대당 천만 원 가량 저렴해질 것으로 예상된다. 또한, 아연금속은 철 다음으로 풍부한 자원인 반면 희귀금속인 리튬금속(희토류)처럼 가격폭등이나 매장량의 고갈 염려도 없다.
아연공기전지는 머지않아 리튬이온전지를 능가하는 입지로 부상할 것으로 예상된다.
제 3 절 기타 차세대 전지
현재 각광받고있는 차세대 전지로는 앞서 설명한 아연공기전지, 금속공기전지, 고체전해질 전지, 나트륨 계열 전지, 마그네슘 전지 등이있다.
① 금속-공기 전지
금속공기전지는 양극에 전자를 주는 물질로 공기중의 산소를 이용, 양극의 반응물질 무게를 거의 제로로 만들 수 있는 장점이 있다. 방전 시에 산소를 흡수하고, 충전 시에는 산소를 방출하는 간단한 원리를 이용하고, 재료도 비교적 매장량이 많은 아연 등 금속을 이용해 수급이 쉽다. 그러나 음극으로 쓰이는 아연과 전해액의 내구성을 높이는 등 실용화를 위한 과제가 남아있다.
해결해야 할 기술적 과제들의 답을 몇 년 내에 얻을 지 전망하기 힘들지만 도요타자동차 등이 기술 개발에 활발하게 나서고 있다.
② 고체전해질 전지
전자기기가 발달함에 따라 소비전력이 감소하여 전지도 소형화, 장수화 및 누액성(漏液性)이 없는 안전한 것이 요구되고 있다. 고체전해질을 사용하는 1차전지는 이와 같은 요구에 맞추어 개발이 진행되어 왔으며, 처음에는 할로젠화은전지(Halogen 化銀電池: Ag/Rb/Ag4I5/RbI3)가 개발되었으나, 전압이 낮은 점과 재료비가 고가인 점을 고려하여, 최근에는 리튬이온 도전성(導電性)을 나타내는 고체전해질전지를 개발하여 주목을 받고 있다.
1974년 미국의 CR(Catalyst Research)에서 개발한 아이오딘화리튬을 사용한 전지(Li/Li/폴리에틸렌-2-비닐피리딘, nI2)는 심장의 페이스메이커(pacemaker: 심장박동의 속도를 조절하는 기능을 갖춘 전기적 장치)용으로 사용되고 있으며, 그 밖에 질소화리튬(Li3N)을 사용한 것 등 새로운 전지가 연구되고 있다.
③ 나트륨 계열 전지
나트륨은 리튬보다 매장량이 풍부해 향후 전지의 원료로 각광 받고 있다. 그 전지의 예로 소형 용해소금 전지를 살펴본다.
소형 용해소금 전지는 나트륨 화합물이 융점 이상의 온도로 액체가 된 용해소금을 사용한다. 충방전 시에는 나트륨 이온이 양극과 음극 사이를 이동한다. 동종 이차전지에서는 NAS(나트륨유황) 전지가 있지만, 동작온도가 300도로 높고 대형장치가 필요했다. 허나 이 전지는 100도 이하의 온도에서도 동작한다. 또한 공기와 반응하지 않는 불연성 물질을 이용하고 있어, 과충전 등에 의한 열 폭주가 일어나지 않고, 폐열용 기재나 방화용 기재가 불필요하게 되어, 전지모듈 소형화를 돕는다.
④ 마그네슘 계열 전지
이 전지는 최근 납축전지(자동차용)을 겨냥하여 개발되고 있다. 마그네슘이 가볍고 고집적 에너지원으로서의 잠재적 가능성이 있으면서도 자연계에 풍부하게 존재하고 값이 싸며, 환경 친화적이다. 허나 이에 반해 현재 대용량 전지로 사용되는 납축전지나 니켈-카드뮴 전지는 독성이 매우 높은 중금속이 들어 있다. 마그네슘을 이용한 전지는 자체 수명이 매우 길고, 현재 상용되는 다른 2차전지보다 가격도 매우 저렴할 것으로 예상한다.

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