배터리 시장 선도할 순수 우리기술 ‘K-양극재’(양극재 이해에 도움)
작성자 : tychung1 분류 : 신소재/에너지 | 공통 작성일 : 2020.09.25 10:36:55 추천 : 0 조회 : 446 키워드 : 양극재,니켈,전고체
선양국 한양대 에너지공학과 교수팀. LG화학 등 한양 배터리센터
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1회 충전으로 600∼700km 주행이 가능하고, 20년 동안 사용해도 90% 이상 성능이 유지되는
차세대 리튬2차전지(배터리) 양극재 연구결과를 발표했다. 이 기술은 배터리 용량은 늘리면서
도 제작단가와 무게는 줄여 전기차 시장을 한 단계 더 도약시킬 것이란 평가를 받는다.
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(양극재는 원가의 40-50%)
양극재 연구의 중요성을 이해하려면 먼저 전기차 배터리에 대한 기본적 이해가 필요하다.
배터리는 △양극재 △음극재 △분리막 △전해액 등 4가지 핵심 소재로 구성된다. 이 중 리튬
금속산화물로 구성된 양극재는 배터리의 에너지 밀도와 수명에 가장 큰 영향을 미치는 요소로
배터리 원가의 40∼45%를 차지한다.
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(양극재의 니켈 함량을 높여야 하는데 한계)
통상 배터리의 에너지밀도는 양극재 내부의 니켈 함량과 비례한다. 하지만 니켈 함량이 높아
진 상태에서 충전을 하면 양극재에 스트레스가 쌓여 양극재 입자 내부가 미세 균열을 일으키
는 게 문제다. 이런 문제 때문에 현재 전기차용 배터리는 원래 용량의 70∼80%까지만 충전하
고 나머지 용량은 사용하지 않게 설계하고 있는 실정이다.
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(니켈 함량 90-95%까지 높일 수 있는 양극재)
선 교수팀은 이런 복합 기술을 통해 에너지 밀도는 높게 유지하면서도 수명은 더욱 안정적인
‘NCX 양극재’를 개발했다. 니켈 포함률이 90∼95%에 이르지만 안정적으로 본래의 에너지밀
도를 100%까지 활용할 수 있는 기술이다. 선 교수팀은 이런 복합 기술을 통해 에너지 밀도는
높게 유지하면서도 수명은 더욱 안정적인 ‘NCX 양극재’를 개발했다. 니켈 포함률이 90∼95%
에 이르지만 안정적으로 본래의 에너지밀도를 100%까지 활용할 수 있는 기술이다.
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(전고체 시스템에도 사용 가능)
선 교수팀의 양극재는 차세대 배터리라 평가받는 전고체 시스템에 사용 가능하다는 것도 큰
장점이다. 전고체 배터리는 배터리 양극과 음극 간 이온을 전달하는 전해질에 액체 대신 고체
물질을 사용하는 배터리다. 리튬이온 배터리와 달리 화재와 폭발위험이 없고 같은 부피에 더
많은 에너지를 저장해 전기차의 주행거리를 늘릴 수 있는 게 장점이다. 아직은 상용화되지 않
은 기술이다 (요약)
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(원문) https://www.donga.com/news/article/all/20200924/103080184/1