1. 2차전지 기초

1차전지:방전만, 2차전지: 충전-방전 모두

1-1. 구성원리

1-2. 4대 소재

• 1) 양극재

  • 비유: 리튬 이온들의 집

  • 4대 구성요소 중 가장 중요 (배터리 용량, 전압 결정)

  • 리튬이 들어가는 공간

  • 리튬 비중이 높을수록 용량 증가

  • 배터리 원가의 40$ 차지

  • NCM, NCA, NCMA, LFP

• 2) 음극재

  • 비유: 리튬 이온들의 일터

  • 양극에서 나온 리튬이온을 저장하고 방출하는 역할

  • 흑연 주요 소재 -> 최근 실리콘 주목 (10배 많은 리튬 이온 저장)

  • 배터리 수명 결정

  • 배터리 원가의 15%

• 3) 전해액

  • 비유: 리튬 이온 이동통로

  • 리튬이온이 충전/방전될때, 리튬이온이 양극과 음극을 잘 오갈 수 있게 도와주는 물질

  • 주로 액체 전해질

  • 고체 전해질은 기술적 한계 -> 전고체 기술 최근 주목

  • 배터리 원가 10%

  • 배터리 성능 향상됨.

• 4) 분리막

  • 양극과 음극 분리하는 막

  • 양극과 음극의 물리적 접촉 차단

  • 닿으면 화재사고 발생

  • 안전, 전기절연성, 열안정성 요구됨

  • 미세한 구멍 -> 리튬이온만 통과

  • 배터리 원가의 15%

1-3. 종류

1) 원통형

• 요즘 대세 -> 테슬라에서 주로 사용

• 대량생산 쉽고, 제조비용 낮음

• 단 에너지밀도 낮음

• 제조사: $LG에너지솔루션 , $삼성SDI , $파나소닉(테슬라 공급)

• 채택 OEM: 테슬라, BMW

  • 태슬라 21700 배터리셀 3000개 탑재

• 2) 각형

  • 알루미늄 캔으로 제조

  • 내구성 우수, 조립에 유리, 안정성에 초점

  • 단 무게가 무거움, 열방출 어려워 냉각장치 필요, 제조공정 복잡

  • 제조사: $삼성SDI , $CATL, $BYD

  • 채택 OEM: BMW, 폭스바겐, 포르쉐, 아우디

  • 점유율 가장 높음

• 3) 파우치형

  • 밀도 높음, 주행거리 김, 빈틈없음, 설계 자유도 높음, 무게 가벼움

  • 생산단가 비싸고 충격에 약함

  • 제조사: $LG에너지솔루션 , $SK온

  • OEM: 현대차그룹, GM, 포드, 르노, 볼보

1-4. 기억하면 좋을 숫자 (23년 기준)

2. 양극재

전기차의 심장 -> 배터리, 배터리의 심장 -> 양극재 (제조 원가 절반정도 차지)

2-1. 양극재 역할

2-2. 양극재 구성요소/원리

전구체(코발트,니켈,망간) + 리튬 -> 양극재

2-3. 양극활 물질의 종류

1) LiCoO2

• 소형(스마트폰)

• 안정성 높음, 수명 높음, 제조 쉬움

• 리튬 50%만이 생존, 배터리 용량 감소

• 비싼 코발트 의존도 높음

2) LFP(리튬,인산,철)

• 중대형(전기차, ESS)

• 제조사: 중국(BYD)

• 안정성 매우 높음, 수명 높음, 제조 어려움, 크리스탈 구조로 매우 안정적

• 에너지 밀도 낮아 단거리 주행 적합, 인산/철 등 흔한 소재 사용해 상대적 저렴

3) NCM(니켈,코발트,망간)

• 용도: 소형, 중대형(전기차, ESS)

• 제조사: 한국( $포스코퓨처엠 , $에코프로비엠 , $엘앤에프 , $LG화학 , $코스모신소재 ), 벨기에(유미코어), 일본(니치아)

• 안정성 다소 높음, 에너지 밀도 높아 장거리 자동차 적합, 코발트 비중 낮춰 원가 절감

• 수명 중간, 제조 다소 어려움

• (e.g.) NCM811 = 니켈 80%, 코발트 10%, 망간 ...