hotword-mind-blog 님의 블로그

친환경 배터리 관련 최신 특허 해설 및 분석

1. 특허로 본 배터리 산업의 패권 경쟁: 양적 우위를 점한 CATL2024년 이후 글로벌 배터리 산업에서 특허 출원 1위를 유지하고 있는 기업은 중국의 CATL(Contemporary Ampere Technology Co., Limited)이다. CATL은 2011년 설립 이후 10년간 폭발적인 성장을 거듭하며 전기차(EV) 및 에너지저장장치(ESS)용 배터리 시장에서 세계 1위 자리를 고수하고 있다. 2023년 말 기준으로 글로벌 EV 배터리 시장 점유율 약 36%를 차지한 CATL은 기술 내재화를 위해 지속적인 R&D 투자를 확대하고 있으며, 2024년 한 해에만 약 7,000건에 달하는 배터리 관련 특허를 출원하였다. 이는 동일 기간 LG에너지솔루션(약 5,300건), 파나소닉(약 3,800건),..

친환경 배터리 관련 최신 특허 해설 및 분석

1. 급증하는 전고체 배터리 특허 출원: 차세대 배터리 상용화를 향한 경쟁2024년 이후 전고체 배터리(All-Solid-State Battery, ASSB) 분야에서의 특허 출원은 전례 없이 급증하고 있다. 이는 전고체 배터리가 기존 리튬이온 배터리 대비 안전성과 에너지 밀도 측면에서 우수한 차세대 배터리로 부각되며, 기업 간 기술 선점 경쟁이 본격화되었기 때문이다. 특히 일본, 한국, 독일을 비롯한 주요 배터리 강국은 고체전해질(Solid Electrolyte) 소재 개발에 집중하고 있으며, 산화물계, 황화물계, 고분자계 전해질 관련 특허가 다수를 차지하고 있다. 삼성SDI, 도요타, LG에너지솔루션 등은 고체전해질과 리튬금속 음극을 조합하여 높은 에너지 밀도를 실현하는 기술을 핵심으로 삼고 있으며,..

친환경 배터리 관련 최신 특허 해설 및 분석

1. 배터리 화학 반응 제어 기술의 중요성과 등장 배경리튬이온 배터리를 포함한 이차 전지의 가장 큰 위험 요소는 내부 화학 반응의 통제 불가능성이다. 배터리 셀 내에서 발생하는 다양한 전기화학 반응은 정상 작동 시에는 에너지를 저장하고 방출하는 데 필수적인 역할을 하지만, 과충전, 단락, 물리적 손상 등의 외부 요인으로 인해 비정상적인 화학 반응이 유도될 경우, 이는 곧바로 열폭주(thermal runaway)로 이어질 수 있다. 열폭주는 전해질 분해, 산소 발생, 양극재 탈산소 반응, 분리막 융해 등의 연쇄 반응을 유발하며, 이는 폭발이나 화재라는 치명적인 사고로 귀결된다.이러한 문제를 해결하기 위해 글로벌 배터리 기업들과 소재 전문 기업들은 '화학 반응 자체를 제어하는 기술'에 주목하고 있다. 단순히..

친환경 배터리 관련 최신 특허 해설 및 분석

1. 셀 내 온도센서 기술의 필요성과 배경리튬이온 배터리 및 전고체 배터리는 고에너지 밀도의 장점에도 불구하고, 내부 발열 관리 문제로 인한 안전성 우려가 꾸준히 제기되고 있다. 특히 셀 내부 온도가 급격히 상승할 경우 열폭주(thermal runaway)가 발생하며, 이에 따라 폭발 또는 화재 사고로 이어질 수 있다. 기존의 온도 모니터링 시스템은 셀 외부에 부착된 서미스터나 RTD 센서를 통해 동작하지만, 이 방식은 셀 내부에서 발생하는 국부적인 발열(localized heating)을 실시간으로 감지하기 어렵다는 치명적인 한계를 지닌다. 예를 들어 전극 계면에서 발생하는 리튬 도금, 셀 중심부 발열 등은 외부 센서로는 탐지 지연이 발생할 수 있으며, 이는 비정상적인 반응을 사전에 차단하지 못하는 결..

친환경 배터리 관련 최신 특허 해설 및 분석

1. 셀 파열의 원인과 전고체 배터리의 구조적 한계전고체 배터리는 차세대 에너지저장 장치로 주목받고 있으며, 특히 리튬이온 배터리의 단점인 발화 위험과 전해질 누액 문제를 해소할 수 있는 기술적 이점을 지닌다. 그러나 상용화를 위한 핵심 장애물 중 하나는 셀 파열 현상으로, 이는 단순히 외부 충격뿐만 아니라 배터리 내부 구조의 복합적인 메커니즘으로 인해 발생한다. 전고체 배터리는 고체 전해질을 사용하므로 액체 전해질처럼 자유로운 이온 확산이 어렵고, 전극과의 계면 저항이 상대적으로 크다. 특히 충·방전 과정에서 음극과 양극의 부피 변화는 전해질과의 계면에 기계적 응력을 발생시키며, 반복적인 스트레스 누적으로 인해 마이크로 금(micro-crack)이 발생할 수 있다. 이는 전기적 단락(short)이나 국..

친환경 배터리 관련 최신 특허 해설 및 분석

1. 특허 전략 비교: 삼성과 파나소닉의 배터리 안전성 접근 방식삼성과 파나소닉은 글로벌 배터리 산업의 선도 기업으로서, 리튬이온 배터리의 화재 및 과열 문제 해결을 위한 특허 전략에서도 뚜렷한 차별성을 보인다. 삼성은 주로 소재 기반의 예방적 안전 기술에 집중하고 있지만, 파나소닉은 구조적 완충과 제어 기반 기술에 강점을 보인다. 삼성은 갤럭시 노트7 배터리 발화 사건 이후, 배터리 안전성 확보를 위해 기술적, 시스템적 전환을 꾀했다. 이에 따라 삼성SDI는 배터리 전반의 소재, 설계, 제조 공정, 검증 절차에 대한 전방위적인 개편을 단행하였고, 그 일환으로 수많은 특허를 출원하였다.대표적인 특허는 세라믹 코팅 분리막과 난연성 전해질 조성물에 대한 것으로, 이들은 열폭주 발생 자체를 원천 차단하는 데 ..

친환경 배터리 관련 최신 특허 해설 및 분석

1. 리튬이온 배터리 발화 메커니즘과 주요 원인리튬이온 배터리는 고에너지 밀도와 충·방전 효율성 덕분에 스마트폰, 전기차, 에너지 저장 시스템(ESS) 등 다양한 분야에서 핵심 에너지저장 장치로 활용되고 있다. 하지만 이와 동시에 잠재적인 발화 및 폭발 위험이 내재하여 있다는 점에서 안전성 확보는 배터리 기술의 핵심 과제로 부상하고 있다. 리튬이온 배터리의 발화는 주로 내부 단락(internal short circuit)이나 과충전(overcharging), 외부 충격(mechanical abuse), 고온 환경에서의 열폭주(thermal runaway)로 인해 발생한다. 열폭주는 배터리 내부 온도가 일정 임계치를 초과하면 내부 화학 반응이 급격히 촉진되어 자가 발열이 발생하고, 이에 따라 추가적인 분해..

친환경 배터리 관련 최신 특허 해설 및 분석

1. 초음파 기반 추출 기술: UAEx의 혁신성과 환경적 이점희귀 금속의 효율적인 추출을 위한 기술 중 하나로 주목받는 것은 중앙아메리카 니켈(Central America Nickel Inc.)이 개발한 초음파 보조 추출 기술(UA EX)입니다. 이 기술은 초음파를 활용하여 희귀 금속을 기존 방법보다 빠르고 효율적으로 추출할 수 있도록 설계되었습니다. 초음파 보조 추출(Ultrasound-Assisted Extraction·UAEx) 기술은 기존 습식·건식 제련 공정의 한계를 극복하기 위해 등장한 차세대 설루션으로, 음압(音壓)·공동현상(cavitation)·미세 기포 붕괴 충격을 이용해 광물 입자 사이에 존재하는 미세 균열을 확장하고 용매 침투 경로를 수십 배 넓혀 준다UAEx는 특히 방사성 물질(우라..

친환경 배터리 관련 최신 특허 해설 및 분석

1. 정밀 파쇄 기술: 셀 손상 최소화를 위한 기계적 분쇄 특허배터리 재활용의 첫 단계는 배터리 파쇄, 즉 기계적 분쇄 공정입니다. 이 과정은 단순한 분해를 넘어 배터리 셀 내부의 유해 화학물질 누출을 최소화하고, 유용 금속의 회수율을 높이는 방향으로 고도화되고 있습니다. 테슬라와 관련 계열사들은 이 영역에서 다수의 특허를 확보하고 있으며, 그중 핵심 기술은 “Controlled Mechanical Shredding of Lithium-Ion Battery Cells”입니다. 이 특허는 다양한 배터리 유형(원통형, 파우치형, 각형)을 자동으로 식별한 후, 그 구조에 맞는 압력, 회전 속도, 칼날 각도 등을 자동 조정할 수 있는 고정밀 분쇄 장치에 대한 내용을 포함합니다.특히 테슬라의 파쇄 기술은 단순한 ..

친환경 배터리 관련 최신 특허 해설 및 분석

1. 자동화된 배터리 해체: 테슬라의 재활용 시작점테슬라는 배터리 재활용의 첫 단계인 해체 공정에서부터 혁신적인 기술을 도입하고 있다. 전통적인 배터리 해체 방식은 수작업에 의존해 시간이 오래 걸리고 작업자의 안전 문제를 야기할 수 있었다. 하지만 테슬라는 자사의 특허 기술을 통해 이 과정을 자동화하는 데 성공하였다. 대표적인 특허 중 하나는 "Method and System for Disassembling a Battery Pack"으로, 배터리 팩을 자동으로 식별하고 해체할 수 있는 기계장치를 설명한다. 이 기술은 배터리 내부 구성요소, 예를 들어 셀(Cell), 모듈(Module), 전선 연결부, 냉각 시스템 등을 손상 없이 분리할 수 있어 재사용할 수 있는 부품의 회수율을 극대화한다. 특히 고전압..