2차 전지에서 가장 중요한 것은 양극재인데, 양극재가 용량을 결정하고 주행거리, 성능을 결정하기 때문니다. 배터리 제조 원가에서 가장 큰 비중을 차지하고 있는 양극재의 종류와 밸류체인에 대해 알아보도록 하겠습니다.
(2023년 2월 11일 방송)
배터리 구조
충전할 때는 양극에 있던 리튬이온이 음극으로 가고, 음극의 있던 리튬이온이 양극으로 가는 것이 방전이다.
양극재
양극재는 리튬이온이 사는 집
리튬은 전자를 잃고 양이온이 되려는 경향이 강해서 양극 소재로 적합하다.
전기차의 심장은 배터리이고, 배터리의 심장은 양극재이다.
배터리 제조 원가
양극재의 역할
리튬은 이온 형태로 분리막을 통해서 음극으로 가고, 전자는 위로 간다.
리튬을 방출하는 것이 목표이고, 리튬을 방출하면서 전자를 음극으로 보낸다.
양극재 = 양극활물질 + 도전재 + 바인더 + 알루미늄박
양극활물질 → 배터리의 용량과 전압 결정 → 주행거리, 성능 결정
2차 전지 구성요소
리튬은 다 들어간다.
전구 - 앞에서 무리를 이끄는 물질. 선구자 역할
전구체 - 코발트, 니켈, 망간으로 구성
전구체와 리튬을 합성해서 만드는 것이 양극재이다.
전구체는 중국업체가 차지하고 있다.
양극재의 원리
리튬이온배터리는 리튬, 코발트, 산소가 3개의 축을 이루고 있는 것이다.
리튬 - 배터리 용량 결정
코발트 - 충, 방전 가능
산소 - 구조 유지
양극활 물질의 종류
LFP, NCM, NCA가 중요하다.
LiCoO2
소형 스마트폰에 들어가는 양극재
너무 용량이 적어서 전기차에 쓸 수가 없다.
LFP (리튬, 인산, 철)
안정성이 매우 높다.
만들기 어렵고, 에너지 밀도가 낮아서 장거리 주행에 적합하지 않다.
인산, 철 등 흔한 소재를 사용해 상대적으로 가격이 저렴하다.
중국 업체들이 많이 생산한다.
NCM (니켈, 코발트, 망간)
한국 배터리 업체들이 많이 생산한다.
에너지 밀도가 높아서 장거리 자동차에 적합하다.
리튬은 기본적으로 다 들어가 있다.
NCA (니켈, 코발트, 알루미늄)
망간 대신 알루미늄이 들어간다.
안정성이 낮지만 고출력에 강점이 있다.
전동공구, 진공청소기에 많이 쓰인다.
안정성을 높여서 NCA배터리도 많이 쓴다고 한다.
NCM 배터리
니켈 - 용량 증가, 안정성 취약
코발트 - 안정성 증가, 비용 증가
망간 - 안정성 증가, 비용 감소, 용량 감소
코발트를 줄이는 것이 대세
NCM 구반반 = 니켈 90%, 코발트 5%, 망간 5%
니켈 비중이 늘어나면 용량 증가, 비용 감소(니켈이 늘어나면서 코발트가 줄어들어서 비용이 줄어든다)
코발트가 너무 비싸서 비중을 줄이려고 하고 있다.
하이니켈을 사용하는 이유
하이니켈을 사용하면 가격을 싸게 하고, 용량(주행거리)을 늘인다.
하이니켈을 사용하면 안정성이 떨어지지만 이를 보완하기 위한 기술을 만들어내고 있다.
양극재 글로벌 시장 현황(21년 기준)
양극재 밸류체인
염블리와 함께 링크
(2023년 2월 11일 방송)
https://youtu.be/FLOVJwBh8qc?si=87w4Kr7fzt7HqiJf
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