배터리 핵심 소재 양극재의 주요 개념에 대해 알아보자(한경)

사진=게티이미지뱅크

 

 

 

양극재의 주요 개념에 대해 상세하게 풀어쓴 기사가 있어 주요내용을 소개해 드립니다.

 

 

 

---

 

양극재 개요

 

 

리튬이온배터리는 양극재, 음극재, 전해액, 분리막 네 가지 요소로 구성된다

 

 

배터리 원가의 40%를 차지하는 양극재는 전기차의 주행거리와 출력 등을 결정하는 핵심 소재다.

 

 

에너지밀도를 결정하는 니켈(Ni), 안정성을 높이는 코발트(Co)와 망간(Mn), 출력 특성을 향상하는 알루미늄(Al) 등의 원료 중 어느 원료를 어떤 비율로 조합하느냐에 따라 성능과 특성이 달라진다

 

 

 니켈이 전기차 주행거리에 영향을 미치는 양극재 용량·에너지밀도를 결정하기 때문에 니켈 비중을 80% 이상으로 극대화한 High-Ni(하이니켈) 삼원계 양극재가 주목받게 됐다.

 

 

하이니켈 양극재

 

 

 하이니켈 양극재는 크게 NCM(니켈·코발트·망간), NCMA(니켈·코발트·망간·알루미늄), NCA(니켈·코발트·알루미늄) 등으로 구분된다. 

 

 

리튬, 니켈, 코발트, 망간으로 구성된 NCM 양극재는 용량과 에너지밀도가 높아 주행거리와 출력이 중요한 전기차 배터리소재로 가장 많이 사용되는 삼원계 양극재다. 

 

 

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. 

 

 

NCMA 양극재는 리튬, 니켈, 코발트, 망간으로 구성된 NCM 양극재에 알루미늄을 추가한 고품질의 하이니켈 양극재다.

 

 

리튬, 니켈, 코발트, 알루미늄으로 구성된 NCA 양극재는 에너지밀도와 용량 특성이 우수해 전기차뿐 아니라 전동공구용 배터리에 활용되는 하이니켈 양극재다. 

 

 

 

LFP VS 하이니켈 삼원계

 

 

용량·에너지밀도가 높은 하이니켈 삼원계는 통상 고성능·프리미엄 전기차에 적용된다.

 

에너지밀도는 낮지만 가격경쟁력·안정성 성능이 우수한 LFP는 보급형·엔트리급 전기차에 주로 장착된다.

 

 

 

차세대 양극재

 

 

가격이 상대적으로 비싼 코발트 없이 리튬, 니켈, 망간으로 구성된 NMX(코발트프리) 양극재도 개발 중이다.

 

 

LLO 양극재는 대표적인 망간리치(하이망간) 양극재다. 니켈, 코발트 비중은 낮추고 저렴한 망간 함량을 늘려 가격경쟁력이 높고 수급이 안정적이다.

 

 

1세대 양극재인 LCO 양극재는 리튬과 코발트만으로 구성되기 때문에 가격경쟁력이 떨어지지만 높은 밀도와 수명을 갖추고 있어 스마트폰 배터리로 널리 활용되고 있다

 

 

 

 

 

 

https://www.hankyung.com/economy/article/2023022082671

배터리의 핵심 소재…양극재가 뭐지?