오늘은 2차 전지 4대 소재 중에서 전해액과 전해액의 구성요소인 전해질에 대해 알아보겠습니다. 전해액은 리튬이온이 충전, 방전될 때 리튬이온이 양극과 음극을 잘 오갈 수 있게 도와주는 물질로 배터리 성능을 향상시키는 것입니다.
(2023년 3월 4일 방송)
1. 전해액
전해액은 리튬이온이 충전, 방전될 때 리튬이온이 양극과 음극을 잘 오갈 수 있게 도와주는 물질이다. 리튬이온의 출퇴근 수단이라고 보면 된다. 액체 전해질을 주로 사용하는데, 고체 전해질은 아직까지 기술적 한계로 사용하지 못한다.
전해액의 특징 - 배터리 성능 향상, 배터리 원가의 10%
전해액은 이동을 도와주는 버스
충전
전해액은 리튬이온이 음극으로 가는 것을 도와준다.
출근완료(충전)
음극으로 간 리튬이온
방전(퇴근)
전해핵은 리튬이온이 양극으로 가는 것을 도와준다.
전해액의 구성요소
전해액은 전해질염, 유기용매, 첨가제 등 3가지로 구성된다. 전해액을 커피에 비유하면 전해질염은 커피원두, 유기용매는 물, 첨가제는 시럽이라고 할 수 있다.
좋은 전해액은 화학적 반응이 낮아야 하는데, 예상하지 못한 반응을 방지해야 하기 때문이다. 많은 리튬 이온을 이동시키기 위해서는 높은 이온 전도도가 필요하고, 추위, 더위 등 극한의 날씨에도 견딜 수 있어야 한다.
전해액 제조사
우리나라에 전해액을 만드는 회사는 엔켐, 동화기업, 솔브레인, 솔브레인홀딩스 등 4개가 있다. 전해액 회사는 중국 기업이 대부분을 차지하고 있는데, 엔켐이 세계 4위를 차지하고 있다. 동화기업은 원래 목재회사인데 전해액 회사인 파낙스이텍을 인수해서 동화일렉트로라이트로 사명을 변경하여 자회사로 만들었다.
솔브레인은 반도체 소재회사인데 전해액도 생산하고 있다. 국내에서 전해액을 생산하는 것은 솔브레인이 담당하고, 솔브레인홀딩스는 해외에서 전해액을 생산한다.
전해액 구성요소
전해액 구성요소의 대부분은 전해질염이 차지한다. 전해질염은 염에 리튬이온을 용해해 리튬이온을 이동시키는 재료이다. 전해액 내 비중은 45% 정도 된다.
유기용매는 염에 리튬이온이 용해될 수 있게 도와주는 역할을 하는데, 전해액 내에서 25%의 비중을 차지하고 있다. 첨가제는 수명, 열 안정성 등 배터리 성능 개선을 위한 재료인데 전해액 내 비중은 30% 정도 된다.
2. 전해질
전해질의 효과
전해질의 효과 - 배터리 수명 향상, 충방전 효율 개선, 저온 방전 억제
기본 전해질은 LiPF6을 15% 정도 넣고, 다른 첨가제를 5% 정도 넣는다. 가운데 자를 따서 F전해질, P전해질, D 전해질, B 전해질로 부른다.
LiPF6 - 기본 전해질
전해질 마에스트로 - 천보
LiFSI - F전해질
고출력, 부식 방지를 위해 쓴다.
배터리 수명 향상, 저온 환경에서의 방전 억제 효과
LiPF6를 단독으로 사용하니 배터리 잔여 충방전 능력이 60%밖에 안되는데, LiFSI 추가 시 배터리 잔여 충방전 능력이 80% 이상으로 유지되었다.
LiFSI - F전해질
테슬라에서 하이니켈 양극재와 LFP양극재를 강조했는데, F전해질 첨가 비중이 증가될 전망이다. 하이니켈 양극재에서는 열화현상이 발생하는데, F전해질이 이것을 감소시킨다. F전해질이 중요하고 지금 트렌드에 딱 맞다.
LFP 양극재를 많이 생산하면 전해액 회사에 좋다.
LiPO2F2 - P전해질
LiDFOP - D전해질
LiBOB - B전해질
리튬염 - 천보
천보 증설 계획
천보 신규 제품
천보 신규 공정 개발 로드맵
소재 3관왕 - 덕산테코피아
덕산테코피아
덕산테코피아는 OLED, 반도체, 2차 전지 소재를 만들고 있다.
덕산테코피아 - 전해질 신규 시설 투자
VC, FEC 등 2차전지 전해액 첨가제 생산시설 신축공사 공시
덕산테코피아 - 전해액
첨가제
반도체는 장비발, 2차 전지는 소재발
염블리와 함께 링크
(2023년 3월 4일 방송)
https://youtu.be/F_QOE3sceOo?si=Wbar0F_MZTT9cOAa
'주식 - 염블리와 함께 배우기 > 2차 전지' 카테고리의 다른 글
| [염블리와 함께배우기] 2차전지 Part6. 음극을 책임지는 동박! (0) | 2024.03.18 |
|---|---|
| [염블리와 함께배우기] 2차전지 Part5. 분리막(SK아이이테크, 더블유씨피) (0) | 2024.03.17 |
| [염블리와 함께배우기] 2차전지 Part3. 음극재(흑연 VS 실리콘 음극재) (0) | 2024.03.14 |
| [염블리와 함께배우기] 2차전지 Part2. 배터리의 심장, 양극재!(NCM, LFP, NCA, 하이니켈, 양극재 밸류체인) (0) | 2024.03.13 |
| [염블리와 함께배우기] 2차전지 Part1. 2차전지의 기초(구성원리, 종류, 4대소재) (0) | 2023.12.25 |
