에코프로, 금양, 하이드로 리튬 등 요즘 핫한 2차전지란 뭘까?

 

최근 전기자동차 시장이 급속도로 성장하면서 배터리 수요 또한 폭발적으로 증가하고 있다. 이에 따라 리튬이온전지 등 기존 배터리는 물론이고 차세대 배터리인 전고체배터리 개발 경쟁이 치열해지고 있다. 이러한 상황 속에서 최근 이슈가 되고 있는 2차 전지에 대해 알아보고자 한다.

 

전지는 어떤 원리로 충전되고 방전되는 걸까요?

전기에너지를 화학에너지로 변환시키는 과정이다. 즉, 양극과 음극 사이에 전해질이라는 물질을 넣어주고 전압을 걸어주면 전자가 이동하게 된다. 이때 발생하는 에너지가 우리가 쓰는 전기이며, 이렇게 생성된 에너지는 다시 열 또는 빛 형태로 방출된다.

 

리튬이온배터리는 어떻게 만들어지나요?

양극재, 음극재, 분리막, 전해액 4가지 구성요소로 이루어져있다. 먼저 양극재는 니켈, 코발트, 망간(NCM) 소재를 주로 사용한다. NCM은 각각 니켈 함량 60%, 코발트 함량 10%, 망간 함량 20% 비율로 혼합되어 있으며, 안정성이 높고 출력이 우수하다. 음극재는 흑연을 사용하는데, 용량이 크고 충방전 속도가 빠르지만 부피팽창 문제가 단점이다. 이를 보완하기 위해 실리콘 계열 음극재나 탄소나노튜브(CNT)를 활용하기도 한다. 분리막은 양극과 음극 간 접촉을 막아주는 역할을 하며, 여러 겹으로 이루어진 다층 구조일수록 안전성이 높아진다. 마지막으로 전해액은 이온 전도성 액체로 활물질, 도전제, 용매 및 안정제로 구성되며, 온도 변화에 따른 부피 변화가 적어야 한다.

 

 

니켈코발트망간(NCM) 이외 다른 종류의 이차전지로는 뭐가 있나요?

LFP(리튬인산철): 현재 중국 업체들이 주력으로 생산 중인 방식으로 철을 주원료로 하여 제조단가가 저렴하지만 화재 위험이 크다. NCA(니켈·코발트·알루미늄): 일본 파나소닉이 주도하며 높은 성능을 자랑하나 비싼 가격이 단점이다. 하이니켈계 삼원계 배터리: 삼성SDI와 LG화학이 상용화했으며, 고용량이면서 저렴한 가격이 장점이다

앞으로의 전망은 어떨까요?

현재 자동차 업계에서는 하이브리드 차량뿐만 아니라 순수 전기차 판매 비중을 늘리고 있고, 앞으로는 수소연료전지차 시대가 도래할 것으로 예상된다. 따라서 향후 5년 내에 세계시장 규모가 1조 달러 이상으로 커질 것으로 전망된다.