차량용 리튬이온 이차전지 1년 - EV에서 HEV나 PHEV에 적용 확대, 전극재료도 다양화  전기자동차 2011/12/23 08:42 |
Nikkei BP 2011-12-22
토요타자동차나 혼다도 리튬이온 이차전지(LIB) 적용을 시작. 2011년은 리튬이온 이차전지의 차량용으로의 적용이 본격화한 해라고 할 수 있을 것이다. 차량용 LIB는 2010년부터 미쓰비시자동차의「i-MiEV」나 닛산자동차의「리프」라는 전기자동차(EV)를 시작으로 적용이 시작되었다. 이 중, i-MiEV는 미쓰비시자동차와 GS유아사, 미쓰비시상사와의 합작회사인 리튬에너지재팬(LEJ) 제품을 리프는 NEC와의 합작회사인 오토모티브에너지서플라이(AESC) 제품을 이용하고 있다.
2010년 11월에는 닛산자동차의「푸가하이브리드」, 2011년 4월에는 혼다의「시빅 하이브리드」(일본 미발매), 5월에는 토요타자동차의「프리우스α」라고 하는 하이브리드자동차(HEV)에 리튬이온 이차전지를 적용했다. 푸가 하이브리드는 AESC 제품을 시빅 하이브리드는 혼다와 GS유아사와의 합작회사인 블루에너지 제품을 프리우스α는 프라임어스EV에너지(PEVE) 제품을 탑재하고 있다.
토요타자동차의「프리우스 PHV」에 탑재된 산요전기 리튬이온 이차전지
이들 3社 리튬이온 이차전지는 양극재가 각각 다르다. AESC는 망간산리튬(LiMn2O4)을 베이스로 Ni계 리튬산화물을 혼합하고 있다. 블루에너지는 Ni과 Co, Mn를 혼합한 이른바 3원계를 이용한다. PEVE는 Ni과 Co, Al를 혼합한 이른바 NCA계를 적용했다.
게다가 미쓰비시자동차는 2011년 7월 발매한「i-MiEV M」과 그 해 11월 발매한「MINICAB-MiEV」의 저가격판「CD10.5kWh」에서 도시바 리튬이온 이차전지를 탑재했다. 도시바 리튬이온 이차전지는 음극재로 티탄산리튬(Li4Ti5O12)을 이용하고 있는 것이 특징이다.
미쓰비시자동차나 혼다의 EV에 채용된 토시바 리튬이온 이차전지.사진은「i-MiEV M」에 탑재하고 있는 것
그 해 11월말에는 토요타자동차가 플러그인하이브리드(PHEV)「프리우스 PHV」를 2012년 1월말부터 판매하는 것을 발표했다. 리튬이온 이차전지는 산요전기 제품으로 양극재로 3원계를 베이스로 한 것을 이용하고 있다고 한다. 토요타자동차에서는 2012년에 발매 예정인 소형 EV에도 프리우스 PHV와 같은 산요전기 제품의 셀을 적용한다고 하고 있다.
이 외에 혼다는 2012년 여름경 일본·미국에서 발매 예정인 EV「피트EV」에 도시바 리튬이온 이차전지를2012년 발매예정인 2모터 방식의 PHEV에 블루에너지 제품을 적용할 계획이다. PHEV 전용의 리튬이온 이차전지는 새로 개발한 대형 셀을 채용할 예정으로, 양극재에 인산철리튬(LiFePO4)을 이용하는 것이 특징이다.
이와 같이 채용이 정해진 차량용 리튬이온 이차전지를 보면 전극재료가 다양화하기 시작하고 있는 것을 알 수 있다. 단지, 양극재는 LiMn2O4와 3원계, NCA계, LiFePO4로 여러가지지만, LiFePO4 이외 베이스 재료가 다르지만, 각사 모두 유사한 조성의 재료를 혼합하고 있기 때문에 성능적으로는 같은 레벨로 완성되어 갈 것으로 예측된다. LiFePO4에 대해서는 전압이 낮기 때문에 지금까지 일본 자동차메이커의 채용 실적은 없었지만, 혼다가 내구성이나 출력특성의 면에서 PHEV에 채용하는 것을 표명하고 있어 향후 동향이 주목된다.
한편, 음극재에 대해서는 흑연이 주류이지만, HEV 일부에서는 하드·카본의 적용이 시작되고 있는 것이나EV에서 Li4Ti5O12를 이용하는 움직임이 있는 등 음극재도 후보는 하나로 좁혀지지 않는 상황이다.
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