리튬 황배터리는 리튬 이온 배터리에 비해 높은 에너지 밀도와 경제적인 비용과 같은 여러 장점들이 있었지만, 배터리 수명, 고온 성능과 안전성 등의 단점이 야기되면서 산업의 확장성에는 한계가 있다는 지적이 있습니다.
리튬 황배터리(Lithium sulfur battery)의 단점
리튬 황배터리는 영어로 Lithium sulfur battery(LSB)로 불리며, 과거 수많은 장점들로 인해 리튬 이온 배터리의 대체재로 조명되었습니다. 하지만 치명적인 단점으로 인해 리튬 이온 배터리의 아성을 넘지 못하고 있습니다.
화재 안전성의 한계
- 에너지 밀도가 높은 만큼 황의 반응성이 높아 배터리 내부에서 리튬의 수상돌기가 발생되는 현상으로 인해 단락현상으로 제어가 되지 못하고 화재가 날 수 있는 가능성이 있습니다.
배터리 성능 저하
- 충전과 방전을 할 때 내부에 침전층이 발생되어 배터리 성능을 떨어뜨릴 수 있습니다.
- 충전과 방전 사이클은 다황화물이란 이온이 양극과 음극을 이동하는 과정인데 지속적인 이동 과정에서 셔틀효과가 발생하여 고체층(폴리황화 리튬셔틀)이 축적되는 현상이 있습니다. 따라서 배터리 성능이 떨어질 수 있습니다.
배터리 수명의 한계
- 리튬 이온 배터리에 비해 수명이 빨리 감소되는 경향을 가지고 있습니다.
- 충전과 방전을 하는 과정에서 발생하는 황 음극이 분해되는 현상으로 수명이 빨리 감소됩니다. 즉, 리튬 이온 배터리 수명을 10년이라고 보면 리튬 황배터리는 그 이하로 보고 있습니다.
고온 성능의 한계
- 고온에 노출되면 불안정한 황 음극으로 인해 배터리 성능이 빨리 떨어질 수 있습니다.
- 전력 소모가 많은 전자기기에 적용되었을 때 고온 환경에 노출되는 상황이 많아지기 때문에 리튬 이온 배터리 보다 상용화에 불리합니다.
전도성의 한계
- 황은 일반적으로 다른 배터리 소재보다 전도성이 낮아 배터리 효율과 출력에 영향을 미칠 수 있습니다.
현재는 리튬 황배터리는 황을 소재로 사용하기 때문에 쉽게 구할 수 있기 때문에 가격이 저렴하고 변동성 또한 적습니다. 다만 배터리 기술은 초기 단계이기 때문에 많은 기술적 문제를 해결한다면 높은 효율과 안전성을 겸비한 배터리 기술이 될 것으로 보고 있습니다.