이온 액체 리튬 2차 전지, 지구 궤도에서의 충방전에 세계 최초로 성공

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-12-19

칸사이 대학 화학 생명 공학부의 연구팀이 개발한 "이온 액체 리튬 2차 전지"가 지구 궤도에서의 충방전 시험에서 이온 액체 전지로서는 세계 최초로 성공했다. 이 연구팀에서 재료 개발과 설계를 실시한 이온 액체 리튬 2차 전지는 일반적으로 전해액 대신에 "이온 액체"를 이용하여 휘발성 성분, 인화성 성분을 배제하였으며, 우주 전지의 필수적인 조건이었던 견고한 외장이 필요없는 가볍고 얇고 컴팩트한 신형 축전지이다. 올해 6월 세계 최초로 지구 궤도상에서 충방전 등의 운용 실험을 실시하는 것을 목적으로 도쿄 대학에서 개발한 인공 위성 "호도요시 3호(HODOYOSHI-3)"에 실려 발사되었다. 그 후 8월에 이온 액체 전지로서 궤도에서의 충방전에 세계 최초로 성공, 10월에는 장시간의 충방전 시험도 성공했다. 실험 데이터에서는 내진공 보강 없이 장기 우주 체류에도 불구하고 우주 환경 영향에 의한 열화가 거의 없는 것으로 밝혀졌다. 이 결과는 본 전지가 유연한 외장만으로 우주 공간에 안정적으로 존재할 수 있으며, 지상에 있는 동일한 전지와 비교해 전혀 변하지 않는 성능을 가진다는 중요한 성과를 나타내고 있다. 이 성과는 11월 이후, 다양한 강연회와 학회 등에서 보고되었고, NASA 행사에서도 미국의 우주 항공 관계자 등 각 방면에서 높은 관심과 주목을 받고 있다. 현재 궤도상에 체류 약 6개월을 순조롭게 맞았고, 성능 분석과 추가 개발을 계속하고 있다. 우주·항공 등의 극한 환경에서도 소형이면서 안전하고 신뢰성 높은 축전지로 여러 분야에서 적용이 진행될 것으로 기대되고 있다. 전술한 바와 같이 위성에서의 운용 시험 결과는 올해 11월 우주 과학기술 연합 강연회 및 전지 토론회에서 자세한 내용을 공표한 바 있다. 이 전지는 용량 약 1Ah, 최대 전압 4.2V의 얇은 전지이며, 인공 위성과 같은 한정된 공간에서도 필요한 장소에 필요한 수량을 탑재할 수 있는 소형 배터리로 설계되었다. 핵심 재료로는 FSI계 이온 액체라는 무용매의 전해액을 사용하고 있다. 이것은 고출력의 리튬 이온 배터리의 전해액으로 사용되고 있는 사실상의 유일한 액체이며, 난연성이고 증기압이 거의 없어 간단한 알루미늄 라미네이트 외장만으로도 우주용의 초박형 전지를 실현하고 있다. 중요한 성과는 이 축전이의 유연한 외관만으로 우주공간에 안정적으로 존재할 수 있으며, 지상의 동일한 전지와 비교해 전혀 변하지 않는 성능을 보여준다는 것이다. 발사 전 지상 시험에서 우주 공간을 시뮬레이션한 초진공 시험을 통과하고, 5년 상당의 우주 방사선량 조사 시험에도 전혀 열화를 보이지 않아, 우주 공간에서도 우수한 결과를 예상하고 있었다. http://www.kansai-u.ac.jp/global/guide/pressrelease/2014/No32.pdf