글로벌 배터리/소재 시장 동향

日 맥셀, 각형보다 용량 25배 큰 원통형 전고체 배터리 개발
(日) 日本経済新聞

배터리 제조사 맥셀(マクセル)은 원통형 전고체 배터리를 개발했다. 이 배터리는 용량이 200mAh로 기존 각형 전고체 배터리보다 25배 크고, 내열성이 높아 수명이 길며 충격에도 강하다는 특징이 있다. 맥셀은 내년 1월 샘플 출하를 시작해 어느 정도의 수요가 있는지 살펴볼 계획이다.

맥셀은 자동차 외의 용도로 활용할 전고체 배터리를 개발한다는 방침 하에 2019년 코인형, 2021년 각형을 개발했다. 이 중 각형 배터리는 지난 6월 양산화에 성공했다. 다만, 각형 배터리는 전고체 배터리에 가장 중요한 높은 밀폐도를 유지하기 위해 세라믹 소재 용기를 사용하다 보니 대형화가 어렵다는 단점이 있다. 이 때문에 각형 배터리의 용도는 로봇 팔의 위치 기억 등 백업용으로 제한적이고, 고용량을 필요로 하는 니즈에 대응하지 못한다.

스마트폰용 배터리로 사용되는 라미네이트형은 대용량화가 가능하지만 충격에 약하다. 이에 맥셀은 원통형 배터리를 연구하기 시작했다. 우선 자사의 강점인 소재 기술과 마이크로 배터리로 키운 전극, 실링 노하우를 활용해 기존 제품과 같은 수준의 밀폐도를 유지하는 스테인리스 용기를 개발했다. 그리고 고밀도 충전이 가능하도록 전극 구조도 변경하고, 측면에 홈을 넣어 내충격성을 높였다.

이번에 맥셀이 개발한 원통형 전고체 배터리는 용량이 커져 다양한 용도로 활용할 수 있을 전망이다. 공장 설비나 인프라, 타이어 상태를 모니터링하는 센서용 전원 등 주변 온도가 높거나 배터리를 자주 교환할 수 없는 환경에 적합할 것으로 보인다.

원문

マクセル、全固体電池に円筒形 容量25倍で主電源に (日本経済新聞, 12-14)


電池大手のマクセルは円筒形の全固体電池を開発した。容量は200ミリアンペア時と、従来のセラミックパッケージ型(角形)に比べて25倍に増えた。耐熱性が高く長寿命という特長があり、衝撃にも強い。主電源の用途にも使えるとみている。2024年1月にもサンプル出荷を始め、過酷な環境下で電池を使いたいという潜在ニーズがどの程度あるのか探る。


高温など過酷な環境でも長期間使えるのが最大の特長だ


全固体電池はリチウムイオン電池の液体電解質を固体に置き換えたもので、次世代電池の本命として注目される。電気自動車(EV)の航続距離を大幅に伸ばせるとして自動車各社も研究開発を進めるが、マクセルは自動車向け以外で展開する方針を掲げる。


マクセルは大容量化しやすい「硫化物系」と呼ばれる材料を採用する。まず19年にコイン形、21年には角形も開発した。角形は23年6月に量産にこぎつけた。


全固体電池はいかに密閉度を高めるかが重要になる。そのため、角形は容器にセラミック製を採用している。ただ、大型化しにくいのが難点だった。用途はアーム型ロボットの位置記憶などバックアップ向けに限られ、容量を求めるニーズに応えきれていなかった。



スマートフォン用電池でも使われるラミネート型は容量を増やしやすいものの、耐衝撃性は満たせない。こうした背景から円筒形の研究を進めてきた。


強みとする材料技術に加え、マイクロ電池(ボタン電池)で培った電極や封止のノウハウを活用した。従来品並みの密閉度を持たせられるステンレス製の容器を開発し、高密度に充塡できるよう電極構造も見直した。側面にくぼみを入れるなどの工夫で衝撃にもより強くした。


今回開発した「PSB23280」は直径約23ミリメートル、高さは約27ミリにした。顧客企業の要望に応じてサイズや出力は調整が可能としている。


容量を大幅に増やしたことでメイン電源として使えるようになり、用途が広がる。周辺温度が高かったり、頻繁に交換できなかったりするような過酷な環境に向く。工場設備やインフラ、タイヤなどの状態をモニタリングするセンサーの電源がその一例だ。


新事業統括本部ビジネス開発部の山田将之部長は「(環境が過酷なため)電池の利用を諦めていた顧客が全固体電池の可能性に目を向けはじめた」と話す。


マクセルは30年度には全固体電池全体で300億円の売上高を目指す。23年11月にはニコンの産業機械用センサー向けに採用されたと発表するなど受注実績も広がってきた。課題は「海外での知名度」(山田氏)だ。資源採掘や洋上開発といった、全固体電池の特長を生かしやすい現場は海外に多いだけに、本格成長に向けては海外での拡販がカギを握る。