히오키, 황화물계 재료의 전고체 배터리 계측 솔루션 ‘분체 임피던스 측정 시스템’ 출시

< 분체 임피던스 측정 시스템 / 히오키코리아 제공 >

계측기 전문기업 ‘히오키(HIOKI)’가 황화물계 재료의 전고체 배터리 계측 솔루션 ‘분체 임피던스 측정 시스템’을 출시했다고 밝혔다.

전기자동차(BEV)용 차세대 배터리의 실용화를 위해 재료와 제조 프로세스에 관한 연구가 활발해지고 있다. 현재 차량용 차세대 배터리로서 유망한 고체 전해질을 사용한 ‘전고체 배터리’다. 고체 전해질의 재료로는 황화물계, 산화물계, 할로겐화물계(할라이드계), 폴리머계 등이 검토되고 있다.

하지만 해당 재료 중에는 수분에 민감하게 반응하는 것이 적지 않으며, 습기에 노출되면 유해한 황화수소 가스를 방출하거나 수분에 의헤 변질되는 문제를 안고 있다. 이를 위해 연구·개발에서는 글로브 박스 또는 드라이 챔버를 사용해야 하나, 글로브 박스나 드라이 챔버 내부는 공간적으로 제약이 있기 때문에 평가 장비를 모두 설치하는 것이 어렵다.

이러한 가운데 히오키는 글로브 박스 내에 설치할 수 있는, 매우 작은 규모의 올인원 측정 시스템인 ‘분체 임피던스 측정 시스템’을 개발했다. 본 시스템은 높은 안전성을 확보하면서 샘플 준비부터 측정까지의 일련의 작업을 대폭 감소시킬 수 있다는 것이 특징이다.

또한 분체 임피던스 측정 시스템은 분말 재료를 최대 60 kN(764 MPa)의 높은 프레스압으로 압분하면서 전지 재료 연구에서 중요하게 여겨지는 임피던스, 두께, 프레스압의 세 가지를 동시에 측정할 수 있다.

해당 시스템은 가볍고 작은 테스트 픽스처와 소형 프레스 유닛으로 콤팩트하게 설계돼 공간적 제약이 있는 글로브 박스 또는 드라이 챔버 안에도 설치가 가능하고, 재료 투입, 압분, 측정의 모든 작업을 글로브 박스 안에서 끝낼 수 있다. 이에 재료와 작업자의 이동을 없앰으로써 다양한 위험 요소를 배제할 수 있다는 것이 특징이다.

아울러 공기 중의 습기와 반응하면 유해한 황화수소 가스를 방출하는 황화물계 분체 재료도 글로브 박스에서 샘플을 꺼내지 않고 작업할 수 있기 때문에 재료 변질의 위험 없이 안전하게 측정할 수 있다. 이외에도 하나의 시료에 대해 프레스압을 바꾸면서 연속적인 측정이 가능해 평가 비용도 현저히 줄일 수 있다는 것이 업체 측 설명이다.

관계자는 “이번에 개발한 ‘분체 임피던스 측정 시스템’을 통해 배터리 개발 프로세스에서의 안전성, 확실성, 작업 효율이 대폭 개선될 수 있을 것으로 기대된다”라며 “특히 전기 자동차 전용의 차세대 배터리로서 실용화가 기대되고 있는 황화물계 전고체 배터리의 연구에 대해 큰 가치를 제공할 것”이라고 밝혔다.