▲ (오른쪽)토마스 파이퍼 전자부품 패키징 사업부 오토모빌 부서 총괄이사와 강지연 쇼트 코리아 전자부품 패키징 차장이 GTAS를 소개하고 있다..

세계적인 테크놀로지 그룹이자 특수유리 전문기업 쇼트(SCHOTT)가 고출력 리튬 이온 전지와 액체 알루미늄 전해 커패시터를 위한 완벽한 유리 밀봉 덮개 시스템을 선보인다.

쇼트는 10월14일부터 16일까지 서울 삼성동 코엑스에서 개최된 ‘2014 인터배터리 코리아’에 쇼트만의 특허인 유리 대 알루미늄 밀봉기술(Glass to Aluminum Sealing, GTAS)을 선보였다.

쇼트는 자사의 유리 관련 핵심 전문 기술을 기반으로 리튬 이온 전지 및 커패시터에 기체 및 습기를 영구적으로 차단하는 유리 밀봉 덮개 시스템을 개발했다.

현재 대부분의 덮개 시스템은 폴리머와 같은 유기 재료를 사용해 완벽 밀폐가 되지 않은 단자로 만들어진다.

유기 물질은 자연적으로 노화되고, 특히 척박한 작업 환경에서는 노화가 더 빨리 진행되기 때문에 시간이 지나면 단자는 쉽게 부식되고 이를 통해 기체나 습기가 침투하게 된다.

이와 달리 무기물을 사용하는 GTAS 유리 대 알루미늄 밀봉 기술을 적용한 쇼트의 덮개 시스템은 영구적으로 안정적이다.

쇼트의 유리 대 알루미늄 밀봉 기술을 리튬 이온 전지에 적용하면 두 가지 장점이 있는 것으로 알려지고 있다.

우선 특수 유리를 사용한 단자 밀봉은 전지에 습기가 스며드는 것을 완벽히 차단한다. 물에 매우 민감하게 반응하는 전해액은 습기 차단이 매우 중요하다.

습기가 아주 소량이라도 침투하면 화학 반응이 일어나 전지 내 가스가 형성될 수 있으며, 과도한 가스 발생은 전지 고장 및 전체 장치에 손상을 입힐 수 있는 합선의 위험을 증가시킨다.

최악의 경우, 갑작스럽게 빠져나간 기체가 열원과 결합할 경우 화재나 폭발을 일으킬 수도 있다.

또한 쇼트의 기밀 유리 밀봉은 전해액의 증발을 막을 수 있다. 완벽히 밀폐가 되지 않는 폴리머 밀봉을 사용할 경우 시간이 경과함에 따라 느리지만 지속적인 전해액 증발이 일어나 전지의 화학적 성질을 변화시킬 수 있으며, 이로 인해 성능 저하는 물론 결과적으로 장치의 고장을 유발할 수 있다.

쇼트 전자 부품 패키징 사업부의 자동차 R&D 총괄인 헬무트 하틀(Helmut Hartl, Head of Automobile R&D Electronic Packaging)는 “쇼트의 GTAS 덮개 시스템으로 영구적이고 안정적으로 단자를 밀봉하면, 리튬 이온 전지의 수명과 안전성을 크게 향상시킬 수 있다”고 자신했다.

또한 “유리 대 알루미늄 밀봉 덮개 시스템은 액체 알루미늄 전해 커패시터와 슈퍼 커패시터에도 매우 효과적”이라고 전했다.

가스 및 습기 차단 밀봉은 습기 침투로 인한 흔한 문제를 해결할 수 있다. 단자의 느슨한 밀봉을 통해 침투한 습기는 아주 적은 양일지라도 커패시터 내 가스를 발생시키고 그 결과, 지속적인 전해액 증발으로 약 20%의 용량이 유실된다.

이에 계속 감소하는 성능을 만회하기 위해 커패시터는 ‘초과 용량’이 돼야 한다.

하틀 총괄은 “영구적으로 안정적인 단자 밀봉을 제공하는 쇼트 GTAS는 전해액 증발 문제를 사실 상 해결할 수 있으며, 제조업체는 커패시터의 크기를 크게 축소할 수 있다”고 밝혔다.

강지연 쇼트 코리아 전자부품 패키징 세일즈 담당 차장은 “여러 다른 업체에서 각각의 부품을 구입해야 했던 전지 및 커패시터 제조사는 이제 유리 밀봉 단자가 포함된 완전한 GTAS 덮개를 한 곳에서 구입할 수 있다”며 “또한 덮개 프레임, 단자 디자인 및 소재가 모두 개별 맞춤으로 제작되기 때문에 GTAS 덮개 시스템은 기존 조립 공정에 쉽게 적용할 수 있으며, 고객의 용접 과정에 따라 더 많은 곳에 적용할 수 있다”고 밝혔다.

한편 한국의 주요 전지 관련 기업들은 전기 자동차 등에 사용되는 충전용 리튬 이온 전지 국내·외 시장에서 높은 점유율을 차지하고 있을 뿐 아니라 ESS 시장에서 급격한 성장을 보이고 있다.

쇼트에 있어 세계적인 기술 선두 기업을 보유하며 글로벌 리튬 전지 업계를 주도하는 한국은 매우 중요한 시장이다.