이해하기 쉬운 2차전지 (오서영, 이정현, 윤좌현 저)

평

배터리 종류, 4대 소재, 제조 공정, 폐배터리에 이르기까지 전반적인 내용을 설명.
그러나 기초지식으로 분량을 늘리고 번역에 오류가 있어 보임.

 

차세대 전지

구분	특징	장점	단점
Lithium-Ion-Polymer Battery	전해액을 Polymer, Gel 등의 고분자로 구성	LIB 성능 유지, 무게 31% 감소, 간단한 공정으로 대량 생산 가능	낮은 이온전도도
LFP	양극재로 리튬인산철 사용	가격, 안정성, 수명	용량, 출력, 무게
Sodium Ion Battery	Lithium 대신 Sodium 사용, CATL 선두	풍부한 자원에 의한 가격 경쟁력, 현재 배터리 생산공정 공유, 급속충전, 온도안정성(영하 20도에서 90%)	이온 사이즈가 달라 전지 재설계 필요
Lithium-Air Battery	양극에서 리튬산화물의 결합과 분해 이용, 양극 촉매 기술이 핵심	용량 5~10배, 에너지 밀도 5배 이상, 출력 2배 이상, 비용 5배 저렴, 폭발가능성X	산소 전극의 운동으로 전압 진동→ 효율 감소, 불안정한 전해질→ 분해반응, 양극에서 과산화리튬 축적→ 에너지 효율 감소
Graphene Battery	전극에 그래핀 사용, 삼성종합기술원	수명 2배 이상, 신축성	대량생산 어려움(한국화학연구원)
All-Solid State Battery	고체 전해질 사용, 미국 Quantum Scape, 삼성SDI	분리막 제거로 에너지밀도 상승, 화재가능성 낮음, Flexible 가능성	새로운 전해질, 새로운 양극재, 양극재 코팅, 리튬 메탈 안정화, 비용
Lithium-Sulfur Battery	황 양극, 리튬금속 음극, LG엔솔 선두	Printing 공정으로 쉬운 제조, 용량, 안정성	황화합물로 인한 성능 저하

 

제조공정

1. 전극공정 (30%)
   1. Mixing
   2. Coating
   3. Pressing
   4. Slitting
   5. Vacuum dry
2. 조립공정 (17%)
   1. Winding or Stacking
   2. J/R Insert & X-ray 검사
   3. Pouch Forming
   4. E/L filling & Degassing
   5. Sealing & Curing
3. 화성공정 (29%)
   1. 다양한 조건에서 충방전 및 방치를 반복 (약 140시간)
   2. 전압, 출력이 설계와 동일한지 검사
   3. 일정 온도 및 습도에서 숙성 (안정화)
4. 기타공정 (24%)
   1. 검사
   2. 보관
   3. 출하

 

고장현상

1. Swelling: 물질이 용매 흡수하여 부풀어오름. free space or 첨가제로 해결
2. Short: 양극과 음극의 접촉으로 화재 발생.
3. 전압/용량 급격 저하: 분리막 표면 금속성 미세입자가 전류 누설
4. Over charge: SEI층 파괴, 전해질 분해, 리튬 석출
5. Nail penetration: 외부에서 뾰족한 물체의 관통

 

폐배터리

• 폐배터리량: 2020년 28GWh - 2025년 10배 - 2030년 28배 증가
• 재활용 시장: 2019년 1조7천억 원 - 2025년 7배 - 2030년 11배 증가 (20조 원)
• 환경적 요소: 급성독성(흡입) 및 수생환경유해성(만성)으로 인해 '유독물, 관찰물질' 지정
• Used Battery Energy Storage System: 전기차 배터리를 ESS로.