프로세스
Main components of LiBs cell
이차전지 업체의 목표는 용량 증가, 지속시간 연장, 충전시간 단축, 사이즈 및 무게 축소를 구현하는 강력한 배터리를 개발하는 것입니다.
리튬 이온 배터리는 기본적으로 양극, 음극, 분리막으로 구성되어 있습니다. 각 전극은 바인더의 혼합, 활물질과 첨가제의 혼합 (배터리 슬러리) 으로 코팅된 전도체 호일로 구성되어 있습니다.
보다 더 효율적인 에너지 저장과 출력을 위해서는 배터리 물질의 특성에 대하여 정확한 분석이 필요합니다.
양극재는 배터리의 성능(용량, 평균 전압)을 결정하는 주요 물질이며, 생산 비용의 40%에 해당할 정도로 배터리 산업의 큰 부분을 차지합니다. 양극재의 니켈 비중이 높을수록 배터리 용량은 증가합니다.
용량 증가, 비용 감소가 주요 과제
양극재의 종류
- LCO (Lithium Cobalt oxide, LiCoO2)
- NCA (Lithium Nickel Cobalt Aluminum oxide, LiNiCoAlO2)
- NCM (Lithium Nickel Magnesium Cobalt oxide, Li[NiCoMn]O2)
- LMO (Lithium Magnesium Oxide, LiMn2O4)
- LFP (Lithium iron phosphate, LiFePO4)
배터리를 충전할 때 리튬 이온을 저장하는 물질입니다. 흑연(Graphite)와 같은 탄소 물질은 음극재의 재료로 주로 사용됩니다.
양극과의 화학반응 시 큰 출력이 필요
음극재의 종류
- Graphite (Natural, Synthesis)
- Lithium Titanate (LTO)
- Alloying Materials (Silicon, Tin)
- Silicon Oxide (SiOx)
셀의 내부 단락을 방지하기 위해 분리막은 전극 사이에 놓여야 합니다. 분리막은 폴리머재질로 만들어지며(예: PE, PP) 이온이 통과할 수 있도록 되어 있습니다.
만약 분리막이 수축되거나 손상되면 누전이 발생하고, 심지어는 배터리가 폭발하게 됩니다. 따라서 분리막은 리튬이온배터리의 안전성을 결정짓는 주요 요소입니다.
열 안정성을 높이고 수축을 방지하기 위해 무기 복합 분리막(세라믹 코팅 분리막)이라 불리는 분리막의 사용이 증가하고 있습니다.
단락 방지: 높은 안전성과 신뢰성 필요
대부분의 활물질은 전도성이 낮은 산화물입니다. 따라서 배터리 충전 시간을 낮추는 첨가제가 배터리 슬러리에 포함됩니다. 여기에는 카본 블랙, 흑연(Graphite), 카본나노튜브(CNT)와 같은 탄소 베이스의 원료가 해당되고, 이 원료들은 가장 높은 종횡비를 가진 것이 특징입니다.
원료는 초기 단계에서 먼저 분산되거나 박리되어야 합니다
