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친환경 배터리 관련 최신 특허 해설 및 분석

1. 습식공정의 기술적 특성과 장단점 — “용해에서 회수까지, 화학으로 푸는 금속의 언어”폐배터리 재활용에서 가장 널리 사용되고 있는 방식 중 하나가 바로 ‘습식공정(hydrometallurgy)’이다. 이 방식은 이름 그대로 ‘액체’를 이용해 금속을 녹여 분리하는 공정이다. 단순히 ‘녹이는’ 것처럼 보이지만, 실제로는 매우 정교한 화학 반응과 공정 제어 기술이 복합적으로 작동한다. 대부분의 리튬이온 배터리는 음극에 흑연, 양극에 리튬-니켈-코발트-망간 산화물(NCM)이 사용되므로, 습식공정은 이 복합금속 산화물을 안전하게 용해하고 금속 이온을 개별적으로 회수하는 데 중점을 둔다.습식공정은 보통 세 단계로 이루어진다. 첫 번째는 전처리 및 분쇄, 두 번째는 침출(leaching), 세 번째는 분리 및 정..

친환경 배터리 관련 최신 특허 해설 및 분석

1. 전기화학적 리튬 회수 시스템: 고체전해질만을 활용한 친환경 기술전기화학적 리튬 회수 시스템은 폐리튬이온전지에서 리튬을 효율적으로 추출하는 혁신적인 방법입니다. 이 시스템은 전해줘 내부를 두 공간으로 나누고, 각각 산화 전극과 환원 전극을 배치하여 리튬 이온의 이동을 유도합니다. 특히, 고체전해질만을 적용하여 리튬 이온만을 선택적으로 통과시킴으로써 회수율과 순도를 높였습니다. 이러한 방식은 산이나 알칼리 용액과 같은 유해 화합물을 사용하지 않아 환경친화적이며, 별도의 전처리 공정 없이도 폐전지로부터 직접 리튬을 추출할 수 있습니다.이 기술은 리튬 이온의 이동을 전기화학적으로 제어함으로써 높은 회수율과 순도를 달성할 수 있습니다. 또한, 고체전해질만의 선택적 투과성을 활용하여 리튬 이온만을 효율적으로 ..

친환경 배터리 관련 최신 특허 해설 및 분석

1. 특허 출원 동향으로 본 기술 경쟁 구도전고체 배터리(All-solid-state battery, ASSB)는 차세대 이차전지로 주목받으며 리튬이온 배터리의 한계를 극복할 수 있는 유력한 대안으로 부상하고 있다. 특히 폭발 위험성이 낮고 에너지 밀도가 높다는 점에서 전기차, 에너지저장 장치(ESS), 항공우주 등 다양한 분야에서 혁신을 이끌 핵심 기술로 기대받는다. 이에 따라 글로벌 주요 기업들과 연구기관들이 기술개발에 몰두하고 있으며, 그 활동은 특허 출원 데이터로 뚜렷하게 나타난다. 최근 10년간의 특허 출원 동향을 분석해 보면, 일본의 토요타(Toyota), 파나소닉(Panasonic), 머시는 에너지(Murat), 그리고 한국의 삼성SDI, LG에너지솔루션이 두각을 나타내고 있다. 토요타는 2..

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1. 도요타의 전고체 배터리 생산공정 특허 전략: 선도적 기술력과 양산 준비도요타는 전고체 배터리 분야에서 선도적인 위치를 차지하고 있으며, 특히 생산공정 관련 특허에서 두각을 나타내고 있습니다. 2022년 기준으로 도요타는 전고체 배터리 관련 특허를 1,331건 보유하여 세계 1위를 기록하고 있습니다. 이러한 특허는 배터리 구조, 재료, 제조 공정 등 다양한 분야를 포괄하며, 도요타의 전고체 배터리 기술력과 양산 준비 상태를 보여줍니다.도요타는 1990년대부터 전고체 배터리를 연구해 왔으며, 2020년에는 전고체 배터리를 탑재한 프로토타입 차량을 개발하여 선보였습니다. 또한, 파나소닉과의 합작 투자사를 통해 고체 기술을 공동으로 연구 개발하고 있습니다. 이러한 협력은 전고체 배터리의 상용화를 앞당기기 ..

친환경 배터리 관련 최신 특허 해설 및 분석

1. 도요타의 완전 고체 전해질 전략 특허: 고체전해질 구성 및 물성 제어 기술도요타는 전고체 배터리 기술에서 황화물계 고체전해질의 상용화를 핵심 전략으로 채택하고 있으며, 이를 뒷받침하는 수백 건의 특허 출원이 지속되고 있다. 특히 대표적인 특허 군은 Li₁₀GeP₂S₁₂계 구조를 기반으로 한 황화물 고체전해질의 이온 전도도 향상 기술에 집중되어 있다. 도요타는 고체전해질의 결정화를 통해 이온 통로를 최적화하는 구조 설계 및 열처리 조건을 구체적으로 특허화하고 있으며, 이는 고체전해질의 전도도만 아니라 계면 안정성 및 내습성 향상에도 결정적인 역할을 한다.이들 특허는 단순한 조성비 설계에 그치지 않고, 고체전해질 내 세라믹-고분자 복합화 기술을 병행하는 방식으로 전해질의 기계적 유연성을 확보하면서도 전..

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1. “핵심 소재에 집중하라” – 황화물계 고체 전해질 특허의 전략적 포지셔닝LG에너지솔루션의 전고체 배터리 전략의 출발점은 고체 전해질 소재 중에서도 황화물계 고체 전해질(Sulfide-based Solid Electrolyte)에 대한 집중적인 기술 개발과 특허 선점에 있다. 황화물계 전해질은 고체 전해질 중 가장 높은 이온전도도(10⁻³~10⁻² S/cm 수준)를 확보할 수 있어 상온에서도 액체 전해질 수준의 성능을 발휘하며, 이는 상업화를 위한 결정적 장점으로 작용한다. LG에너지솔루션은 이러한 소재의 원료 조성부터 합성 방법, 불순물 제거 공정, 결정 구조 제어에 이르기까지 세분화된 특허망을 구축하고 있다.특히 Li₁₀GeP₂S₁₂(LGPS)계열 및 Li₇P₃S₁₁계열 소재를 기반으로 하는 기술..

친환경 배터리 관련 최신 특허 해설 및 분석

1. 고체 전해질 혁신: 황화물계와 할라이드계 전해질 기술의 경쟁과 융합전고체 배터리에서 고체 전해질은 전기적 연결을 담당하는 동시에 시스템의 안전성과 수명을 결정짓는 중추적 요소입니다. 리튬이온 배터리에서 사용되는 액체 전해질은 점화나 누액과 같은 위험을 수반하지만, 고체 전해질은 불연성·비휘발성 특성 덕분에 화재 위험을 근본적으로 차단할 수 있습니다. 이 기술적 차별성은 특히 전기차 산업에서 전고체 배터리에 대한 폭발적인 수요를 촉진하는 원동력이 되고 있으며, 그 중심에는 '고체 전해질의 종류'라는 기술적 분기점이 존재합니다.황화물계 고체 전해질은 가장 활발히 연구되는 분야 중 하나로, 이온 전도도가 10^-3~10^-2 S/cm 수준으로 기존 액체 전해질과 유사한 수준에 도달하면서 실용화 가능성이 ..

친환경 배터리 관련 최신 특허 해설 및 분석

1. 그래핀 전극 기반 구조: 초고 전도성과 이온 전도성의 융합그래핀과 전고체 배터리의 융합 특허 중 가장 핵심적인 구성은 바로 그래핀 기반 전극 구조의 설계 기술이다. 그래핀은 단일 원자층의 탄소 구조로, 전기 전도성이 구리보다 수백 배 이상 높고, 기계적 강도는 강철보다 강하며, 열전도율도 매우 우수하다. 이러한 물성을 전고체 배터리의 전극 소재로 적용하면, 기존 리튬이온 배터리에서 문제가 되었던 전극의 탈리, 리튬 덴드라이트 침투, 전극의 분말화 같은 문제를 획기적으로 줄일 수 있다. 실제로 주요 특허에서는 그래핀 시트 구조체를 다층 배치하거나, 3차원적으로 구성된 다공성 구조로 배열하여 전극 내의 리튬 이온 확산 경로를 최적화하고 있다. 이 구조는 리튬이 그래핀 내 층간에 삽입되는 과정에서 발생하..

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1. 기술 선도 전략: 한국의 그래핀 배터리 특허 집중화와 차별화 전략한국의 그래핀 배터리 특허 전략은 기술적 깊이와 응용 가능성에 초점을 맞춘 집중화 전략으로 요약됩니다. 대표적으로 삼성전자는 2017년 ‘그래핀 볼(graphene ball)’ 기술을 기반으로 한 특허를 등록하며 리튬이온 배터리의 충전 속도 및 용량을 동시에 개선할 수 있는 기술적 돌파구를 제시했습니다. 이 특허는 삼성SDI와 삼성종합기술원이 공동으로 개발한 것으로, 고온 안정성과 에너지 밀도를 높이는 한편, 그래핀을 음극에만 적용하는 기존 기술에서 벗어나 양극과 전해질에도 적용한 복합 응용 사례였습니다. 삼성 외에도 한국과학기술연구원(KIST)은 나노 스케일에서 그래핀을 정렬하는 기술을 기반으로 전극 내 저항을 획기적으로 줄이는 데 ..

친환경 배터리 관련 최신 특허 해설 및 분석

1. 그래핀 배터리 충전 속도 향상 특허 분석: 전도성과 표면적의 극대화그래핀 배터리의 충전 속도 향상 특허 기술의 핵심은 무엇보다 그래핀의 전기 전도성과 고 표면적 특성을 최대한 활용하는 데에 있다. 기존의 리튬이온 배터리는 음극재로 주로 흑연(graphite)을 사용해 왔지만, 흑연은 구조적으로 충전 시 리튬 이온이 삽입되는 과정에 제한이 있고, 전도성 측면에서도 빠른 전류 흐름에 불리한 점이 있다. 반면 그래핀은 단일 원자층으로 이루어진 육각형 구조로 이뤄져 있으며, 전자의 이동 속도가 빠르고 표면적이 넓어 리튬 이온의 확산 및 수용 속도가 빠르다는 이점을 갖는다. 이러한 특성을 바탕으로 삼성, LG화학, 파나소닉 등 주요 배터리 제조 기업들은 그래핀 기반 배터리 기술에 대한 특허를 경쟁적으로 출원..