충전해서 사용할 수 있는 2차 전지의 일종.
설명
납축전지보다 에너지 밀도가 높고 수명이 길다는 게 장점이다. 부피는 납축전지와 비교해 4분 1 , 무게는 5분의 1밖에
되지 않아 공간 효율도 끌어올릴 수 있다. 일회용인 납축전지와 달리 충전해 반영구적으로 사용할 수 있다는 장점도 있다.
리튬이온배터리는 양극재, 음극재, 전해액, 분리막 네 가지 요소로 구성된다. 양극과 음극 물질 간 전자 이동으로 화학
에너지를 전기에너저로 변화시키는 장치다. 양극의 리튬 이온이 음극으로 이동하면서 배터리가 충전되고, 음극의 리튬
이온이 양극으로 돌아가면서 배터리가 방전되는 원리다.
리튬이온배터리는 전기차, 스마트폰, 전동공국, 에너지저장장치(ESS) 등 다양한 전력장치에 적용된다. 그 안에 들어가는
소재가 무엇이냐에 따라 성능과 특성이 구별된다. 특히 배터리 원가의 40%를 차지하는 양극재는 전기차의 주행거리와
출력 등을 결정하는 핵심 소재다.
양극재가 배터리의 성능을 결정한다면, 양극제는 구성하는 원료에 따라 성능과 특성이 좌우된다. 에너지밀도를 결정하는
니켈(Ni), 안전성을 높이는 코발트(Co)와 망간(Mc), 출력 특성을 향상하는 알루미늄(AI) 등의 연료 중 어느 원료를
어떤 비율로 조합하느냐에 따라 성능과 특성이 달라진다. 양극재의 용량, 에너지밀도, 안정성, 수명, 가격경쟁력,
이 달라진다는 뜻이다.
무엇보다 전기차 시대가 도래하면서 소비자들의 이용 편의성 향상을 위한 전기차 주행거리 증대가 핵심 과제다.
이를 위해서는 양극재의 니켈 비중을 높이는 것이 관건이다. 니켈이 전기차 주행거리에 영향을 미치는 양극재 용량
에너지밀도를 결정하기 떄문에 니켈 비중을 80% 이상으로 극대화한 High-Ni(하이니켈) 삼원계 양극재가 주목받게
되었다.
설명2
삼원계는 리튬-니켈-코발트-망간-알루미늄을 활용해 생산하는 양극재다. 하이니켈 양극재는 크게 NCM(니켈, 코발트,
망간) NCMA(니켈, 코발트, 망간, 알루미늄), NCA(니켈, 코발트, 알루미늄) 등으로 구분된다. 국내 배터리소재 기업들은
양극재의 고니켈화를 위한 투자를 지속해 고품질의 하이니켈 삼원계 양극재를 양산하면서 글로벌 양극재 시장을
주도하고 있다.
고품질 앞세운 삼원계 양극재
리튬, 니켈, 코발트, 망간으로 구성된 NCM 양극재는 용량과 에너지밀도가 높아 주행거리와 출력이 중요한 전기차 배터리
소재로 가장 많이 사용되는 삼원계 양극재다. 통상 니켈 함량이 80%를 넘으면 하이니켈로 본다. 니켈 함량에 따라
NCM622, NCM811 등으로 부른다.
NCM 제품명 뒤에 붙는 세 자리 숫자는 니켈, 코발트, 망간 함유 비율을 뜻한다. 예를 들어 NCM622는 니켈 함량 60%
코발트 함량 20%, 망간 함량 20% 라는 뜻이다. 여러 원료를 하나의 입자구조로 결합해 강도와 열 안전성을 높여 배터리
수명을 늘린 하이니켈 단입자 양극재도 주목받고 있다. 포스코케미컬은 니켈 80% 이상 하이니켈 NCM(A) 양극재를
양산해 글로벌 고객사에 공급하고 있으며, 하이니켈 단입자 양극재 양산도 앞두고 있다.
NCMA 양극재는 리튬, 니켈, 코발트, 망간으로 구성된 NCM 양극재에 알루미늄을 추가한 고품질의 하이니켈 양극재다.
업계에서는 NCMA 양극재를 사원계로 부르기도 한다. 난도 높은 공정을 통해 NCM 양극재에 알루미늄을 추가해 전기차
주행거리와 출력, 배터리 안전성과 수명 성능까지 향상했다. 원통형, 각형, 파우치형 배터리 등 다양한 폼팩터에도 적용
가능하다. 포스코케미컬 NCM뿐 아니라 니켈 함량 80% 이상 높인 NCMA 양극재 생산체계도 구축했다.
리튬, 니켈, 코발트, 알루미늄으로 구성된 NCA 양극재는 에너지밀도와 용량 특성이 우수해 전기차뿐 아니라 전동공구용
배터리에 활용되는 하이니켈 양극재다. 에너지밀도가 높아 고출력을 내는 만큼 열 안정성이 다소 떨어지는 단점이 있다.
이를 위해 특수 코팅 기술을 활용해 안정성과 수명을 높이는 기술 개발이 이뤄지고 있다.