리튬이온전지의 전극 개발

전문가 제언

○ 1991년에 상품화된 리튬이온 전지는 휴대전화나 노트북에 사용되고 있으며, 전기자동차 등의 구동 전지로 많은 기대를 모으고 있다. 이런 가운데 이들 전지의 성능 향상을 위하여 고용량화 및 고출력화가 요구되고 있다.

○ 리튬이차전지는 전기 화학적 산화-환원반응에 의해 발생하는 리튬이온의 이동(방전)으로 전기를 발생시키고, 그 반대 과정을 토해서 충전되는 과정을 통해 반복 사용이 가능하다. 이 전지의 구성은 양극활물질, 음극활물질, 전해액, 분리막 등의 4개 재료이다.

○ 이 문헌은 전극재료 전반에 대해 설명하고 있다. 전극재료는 전체 원가 중에서 50%를 차지할 정도로 중요하다. 특히 리튬과 코발트가 사용되는 양극재료의 비중이 크며, 자원에 대한 문제도 고려할 사안이다.

○ 현재 양극활물질로는 LiCoO2가 안정성, 신뢰성, 조립의 용이성 등으로 많이 사용되고 있다. 그러나 최근 코발트 금속의 가격상승과 고온 시의 내구성과 용량부족 등으로 새로운 재료에 대한 연구 지속되고 있다. 발표되고 있는 것으로 NVM(LiMn1/3Ni1/3Co1/3O2)이나 올리빈 구조의 LiFePO4가 있다. 또한 도전재 기술로 카본블랙, 탄소섬유 등을 사용하여 전기전도도를 높이는 방법도 사용되고 있다.

○ 음극활물질로 사용되는 재료는 주로 탄소재료이다. 이 재료에는 결정성이 높은 흑연계와 결정의 배향이 랜덤한 하드 카본으로 대별된다. 최근 탄소 나노튜브 등의 새로운 탄소재료와 주석화합물이나 실리콘의 탄소복합재료에 대한 개발이 진행되고 있다.

○ 국내 리튬이온 전지산업은 삼성이나 LG 등의 기업이 대규모 투자로 제조기술에서는 상당한 기술에 도달하였고, 빠르게 세계 시장을 확보하고 있다. 그러나 핵심 부품소재와 설비 등은 수입에 의존하고 있어, 성능향상과 가격경쟁력 확보를 위해서는 이 부분의 국산화가 필요하다. 또한 전기자동차로 시장이 점차 확대될 것으로 예상되어, 자동차 제조업체와 연계가 중요할 것으로 생각된다.

저자

Kiyoshi Kanamura

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2011

권(호)

65(4)

잡지명

自動車技術

과학기술
표준분류

재료

페이지

20~26

분석자

김*기

분석물

• 리튬이온전지의 전극 개발.pdf [233,119 byte]

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