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경제적자유를 이루기 위한 노력_ Effort to achieve economic freedom

2차전지(리튬이온배터리)의 원리

LFP배터리와 NCM배터리의 비교

2차전지의 종류에는 크게 두가지가 있다.

  1. 한국에서 주로 만드는 NCM배터리
  2. 중국에서 주로 만드는 LFP배터리

NCM은 니켈, 망간, 코발트가 들어간 리튬이온 배터리의 종류이다. LFP배터리는 리튬인산철을 사용한 배터리이다.

하지만 NCM과 LFP의 가장 큰 차이는 재료에서 오는 에너지 밀도의 차이이다. 에너지 밀도는 “단위 무게 당 저장된 에너지의 양”이다. 즉. 똑같은 1Kg짜리 배터리에 저장된 전기의 양의 차이이다.

NCM배터리의 에너지밀도는 305Wh/kg 수준이고, 중국의 LFP는 165Wh/kg의 에너지밀도를 가지고 있다. 즉, NCM은 LFP보다 약 85% 효율이 좋고 46% 정도 가볍게 만들 수 있다.

정리하면 NCM 배터리는 한국 기업(SK온, LG 에너지솔루션, 삼성SDI)에서 만드는 에너지밀도가 높은 고성능의 배터리다.

​우리나라에서 만드는 리튬이온배터리의 작동원리를 살펴보면, 아래와 같다.

리튬이온배터리의 작동원리

방전은 크게 중요하지 않다. 충전 위주로 보아야한다. 충전시에 양극에서 음극으로 리튬이온들이 이동한다. 양극에서 음극으로 이동하는 화학적 작용이 배터리를 충전시키는 힘이다.

​이렇게 양극의 리튬이온을 음극으로 보내면서 전기를 생산하는 것이다.

양극재의 정의와 기능

양극재는 정확한 말로 표현하면 “양극활물질”이다. 이 양극활물질이 충전시 리튬이온을 음극으로 제공하는 역할을 한다.

* 활물질 : 활물질(Active material)’이란, 배터리의 양극재와 음극재에서 화학적으로 반응하여 전기 에너지를 만들어 내는 활성 물질

이 양극재의 재료로 리튬, 니켈, 코발트, 망간 등이 사용된다. 개념적으로 “양극과 음극 사이에서 전해질을 옮겨주는 역할을 하는 물질이다.”

양극활물질의 종류 및 특징

정리하면, 양극에서 음극으로 음극으로 리튬이온을 이동시키면서 배터리는 충전이 되는 것이고.

이 충전이 배터리의 에너지밀도를 결정한다.

에너지밀도가 높으면 더 가볍고, 고성능의 배터리를 제조가 가능하다. (배터리 성능을 좌우)

이렇게 이동시키는 기본이 되는 것이 양극재인데. 이는 배터리의 심장이라고 볼 수 있다.

One thought on “2차 전지의 원리와 양극재

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