미국 IRA 발효에 따라 미국 현지에서 생산된 배터리와 그 배터리를 탑재한 전기차가 세액 공제 혜택을 받을 수 있는데요, 미국 전기차 업체들과 합작법인을 설립한 국내 배터리 기업들과 배터리 관련 소재 또는 장비 기업들의 수혜에 따라 2차 전지 관련 주들에 대한 투자 열기도 높아져 왔습니다. 오늘은 2차 전지 중에서도 전기차에 주로 사용되는 배터리인 '리튬이온배터리' 구조 및 양극재 종류에 대해 정리해 보도록 하겠습니다.
🔎 목차
1. 배터리의 종류
2. 리튬이온배터리 구조
배터리의 종류
✅ 1차 전지
▶충전이 안되는 일회용 전지로 알칼리·망간건전지, 리튬·산화은 전지 등이 있습니다.
✅ 2차 전지
▶ 충전을 통해 다회성으로 사용할 수 있는 전지로써 리튬계에 속하는 '리튬이온배터리' 를 전기차용 배터리로 가장 많이 사용됩니다. 2차 전지에는 위에서 말한 '리튬이온배터리'를 포함하여 납 축전지, 니켈수소·니켈카드뮴 전지 등이 있습니다.
✅ 3차 전지
▶3차 전지는 '수소연료 전지'처럼 별도의 연료를 넣음으로써 스스로 전기를 만들 수 있는 전지 입니다.
리튬이온배터리 구조
▶ 리튬이온배터리의 구조는 양극재, 음극재, 분리막, 전해질 등으로 구성되어 있습니다.
▶ 이 중 양극재 39%, 음극재 18%, 분리막 19%, 전해질 13% 의 비율이며, 그 외 양극재를 감싸는 알루미늄, 음극재를 감싸는 동박 등이 약 11%를 차지합니다
✅ 양극재
▶ 배터리 원가의 40%를 차지하는 부분으로 배터리의 성능과 용량을 결정합니다. 또한 양극재의 구성 원료에 따라 성능과 특성이 좌우되는 특징이 있습니다.
✅ 음극재
▶흑연으로 구성되어 있으며 리튬이온을 저장하는 역할을 합니다. 흑연의 다음 소재로는 팽창 및 안전성 문제로 개선이 필요하지만 배터리 충전시간을 감속시켜주고 에너지 밀도가 10배 이상 높은 실리콘 음극재가 나오고 있습니다
✅ 전해질
▶ 액체로 구성되어 있는 전해질의 역할은 양극재와 음극재를 오가며 리튬이온을 신속히 실어 나릅니다. 전기화화학적인 안정성과 발화점이 높아야 안전성이 높다고 평가되며 이온 전도도가 높은 물질입니다.
✅ 분리막
▶리튬이온이 통과할 수 있게 만들어져 있으며, 양극재와 음극재의 접촉에 따른 폭발을 방지하는 역할을 합니다.
오늘은 전기차나 스마트폰, 에너지저장장차(ESS) 등의 다양한 전력장치에 적용되는 리튬이온배터리 구조에 대해 알아보았습니다.
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