전기자동차 시대 2차전지에 대한 기본지식

최근 2차전지 주식이 높은 상승율을 기록하고 있습니다. 본격적인 전기차시대가 도래하면서 2차전지에 대해 관심이 많은데요. 오늘은 2차전지가 무엇인지에 기본개념에 대해 알아보겠습니다.

1. 이차전지란?

이차 전지 또는 축전지는 방전과 반대 방향으로 전류를 흘려 여러 번 충전할 수 있는 전지를 말합니다. 이를 통해 배터리를 여러 번 사용할 수 있어 한 번만 사용한 후 폐기해야 하는 일회용 배터리에 비해 비용 효율적이고 친환경적인 옵션이 가능합니다. 통상 사용하는 한번 사용후 폐기하는 배터리는 1차전지라고 칭하고 있습니다.

2. 이차 전지의 종류

이차 전지에는 여러 종류가 있으며, 각각 고유한 특성과 장점을 가지고 있습니다. 

1) 납 축전지

이 배터리는 1세기 이상 동안 사용되어 왔으며 오늘날에도 자동차 및 UPS(무정전 전원 공급 장치) 시스템과 같은 응용 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 납 축전지는 저비용이고, 높은 전력 밀도를 가지며 자체 방전될 수 있습니다. 무겁고 부피가 크며 상대적으로 낮은 에너지 밀도를 가지고 있는 점은 단점입니다.

2) 니켈-카드뮴(NiCd) 배터리

NiCd 배터리는 높은 사이클 수명과 내구성 때문에 한때 가장 인기 있는 충전식 배터리 유형이었는데요. 상대적으로 낮은 에너지 밀도, 높은 독성 및 메모리 효과(불완전한 방전으로 인한 용량 손실)로 인해 새로운 배터리 화학으로 대체되게 되었습니다.

3) 니켈 수소화물(NiMH) 배터리

NiMH 배터리는 많은 응용 분야에서 NiCd 배터리를 대체하는 인기 있는 배터리입니다. 에너지 밀도가 높고 독성이 적지만, 여전히 메모리 효과를 겪을 수 있고  다른 종류의 배터리들보다 짧은 사이클 수명을 가지고 있는 점이 단점입니다.

4) 리튬이온(Li-ion) 배터리

리튬이온 배터리는 에너지 밀도가 높고 자가 방전율이 낮으며 메모리 효과가 없어 휴대용 전자기기 및 전기자동차에 널리 사용되고 있는 지금 현재 가장 많이 언급되느 배터리 입니다.  다양한 모양과 크기로 만들어질 수 있지만 생산 비용이 많이 들고, 과충전이나 과열방지를 위한 신중한 취급이 필요하며, 열폭주가 발생이 문제가 되기도 합니다.

5) 리튬 폴리머(LiPo) 배터리

LiPo 배터리는 액체 전해질 대신 폴리머 전해질을 사용하는 Li-ion 배터리의 일종입니다. 이 배터리는 유연하고 얇은 모양으로 만들 수 있어  전통적인 배터리로 하기 힘든  부피가 큰 웨어러블 전자제품과 다른 애플리케이션 사용에 가장 적합한 배터리로 볼수 있습니다. 기존의 Li-ion 배터리보다 에너지 밀도가 높지만 가격이 더 비싸고 신중한 취급이 필요합니다.

3.  이차전지의 4대 구요소

이차전지의 4대 요소는 음극, 양극, 전해질 및 분리막입니다. 이 요소들은 전기 에너지를 생성하는 화학 반응을 만들기 위해 함께 작용하게 됩니다. 이차전지가 충전되면 전자의 흐름이 역전되어 음극은 양전하가 되고 양극은 음전하가 되는데 이로 인해 화학 반응이 반대 방향으로 진행되어 배터리 내부에 전기 에너지가 저장됩니다. 배터리가 방전되면 화학 반응이 순방향으로 진행되어 저장된 에너지를 전자 장치, 차량 및 기타 장비에 전원을 공급하는 데 사용할 수 있는 전류로 방출합니다.

1) 양극

양극은 리튬이온을 공급하는 역할을 하는 전극입니다. 양극판, 양극활물질, 도전재, 바인더로 구성되어 있습니다.

2) 음극

음극은 리튬이온을 저장하였다가 방전시 리튬이온을 내보내는 역할을 하게 됩니다. 음극판, 음극활물질, 바인더 등으로 이루어져 있습니다.

3) 전해질

전해질은 음극과 양극 사이에서 이온을 전도하는 액체 또는 겔 물질로 안전성을 위해 전고체 형태로의 개발을 가속화 하고 있습니다.

4) 분리막

분리막은 양극과 음극을 물리적으로 분리하면서 이온이 통과할 수 있도록 하는 미세기공이 있는 얇은 층의 을 말합니다. 상기 분리막은 고분자 또는 세라믹 등 다양한 재질로 이루어질 수 있다. 음극과 양극이 직접 접촉하는 것을 방지하여 단락을 유발하고 잠재적으로 화재 또는 폭발을 유발할 수 있으므로 전지의 성능 및 안전성에 매우 중요한 역할을 합니다.

4. 이차전지 관련 주

 

이차전지 관련주식으로는 LG에너지솔루션, 에코프로비엠, 삼성SDI등이 있습니다.