리튬이온배터리는 양극재, 음극재, 분리막, 전해질로 구성됩니다. 충전을 통해 반영구적으로 사용할 수 있는 이차전지는 현재 주로 리튬이온배터리가 사용되고 있습니다. 리튬이온배터리의 구성요소 중 양극재란 무엇이고 양극재의 종류에 대해 알아보겠습니다.
양극재란?
양극재란 리튬이온배터리의 핵심이 되는 소재입니다. 배터리의 구성요소 중 양극재와 음극재는 배터리의 용량과 수명 그리고 충전 속도를 결정하는 핵심 소재입니다. 이중 양극재는 리튬이온 소스로 배터리의 용량과 평균 전압을 결정하고 음극재는 충전 속도와 수명을 결정합니다. 배터리가 충전될 때는 양극에서 리튬이온이 빠져나와 음극으로 이동하고 반대로 배터리가 방전될 때는 리튬이온이 다시 양극으로 돌아가며 외부 회로를 통해 저전류를 흐르게 합니다.
양극재는 양극을 이루며 배터리 특성을 결정하는 중요 요소인데 어떤 양극 활물질을 사용하는지에 따라 배터리의 용량과 전압이 결정됩니다. 양극재는 리튬이온전지 전체 대비 40~45%의 원가 비중을 차지합니다.
양극재의 종류
양극재의 종류는 LCO, NCM, NCA, LFP가 있습니다. 전기차 배터리 시장의 대세로 떠오르고 있는 배터리는 NCM이고 중국의 업체들이 주도하고 있는 LFP 배터리는 흔희 리튬, 인산, 철 배터리라고 부릅니다.
1. LCO : LiCoO2
2. NCM : Li(Ni, Co, Mn)O2
3. NCA : Li(Ni, Co, Al)O2
4. LFP : LifePO4
리튬이온배터리 양극재의 기본형은 LCO이며 소형 이차전지에 많이 쓰입니다. 전기차 배터리에 가장 많이 활용되는 양극재는 NCM인데 LNCMO라고도 불리는데 LCO에 니켈과 망간을 추가한 양극재입니다. 최근 에너지 밀도를 높이기 위해 니켈의 함량을 극대화하고 비싼 코발트는 줄여 원료 가격 변동에 따른 충격을 최소화하는 쪽으로 진화하고 있습니다.
양극재는 리튬이온배터리의 에너지원으로 전지의 성능, 안전성 및 가격 등에 가장 큰 영향을 미치는 핵심 소재로 꾸준한 연구와 투자가 필요한 사업분양입니다. 우수한 배터리의 기술경쟁력은 배터리 제조에 쓰이는 양극재와 음극재에서 시작되기 때문입니다.
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