자동차용 리튬이온전지 양극재료의 최신 기술동향

전문가 제언

○ 리튬이온전지는 주로 스마트폰 등 모바일 정보통신 기기의 전원으로 사용되고 있으나, 대용량화 기술이 발전함에 따라서 자동차 및 에너지저장 등의 용도로 사용이 확대되고 있다. 리튬이차전지는 양극재, 음극재, 전해질, 분리막 등의 주요 4가지 재료로 구성된다. 이 중에서 양극재가 재료원가의 약 40% 정도로 가장 높은 비중을 차지하고 있다.

 

○ 양극재는 주로 일본에서 상용화 한 Co계(LiCoO2: LCO)가 용량이나 수명특성, 안전성 등에서 우수하여 많이 사용되고 있다. 향후 소형 리튬이온전지는 LCO가 계속 양극재료 사용될 것으로 생각된다. 그러나 이 재료는 희소금속인 Co를 주성분으로 사용하고 있어 한정된 매장량과 원가가 높은 문제점을 가지고 있다. 이 문제를 해결하기 위해 자원이 풍부하고 보다 저렴한 금속을 사용하려하는 시도가 되고 있으며, 대표적인 것이 Mn계(LiMn2O4: LMO), Ni계(LNO: LiNiO2, NCA), Fe계(LFPO)와 삼원계(NMC) 등이 있다.

 

○ 구조적으로 스피넬 구조를 가지고 있는 리튬망간산화물(LMO)은 용량이 100mAh/g으로 LCO보다는 낮다. 그러나 출력특성이 좋고 안전성이 우수하며, 가격이 저렴하여 성능이 낮은 제품에 적용되고 있다. 이 문헌에서는 리튬이온전지용 양극재료를 소개하고, 자동차용 양극재 개발상황을 설명하고 있다.

 

○ 리튬이온전지를 자동차용 전지로 사용하기 위해서는 전지의 에너지 밀도, 출력성능, 안정성, 수명특성, 가격 등이 중요하게 된다. 자동차용으로 연구되고 있는 것이 NCA(LiNi1-z-yCoxAlyO2)와 NMC (LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2) 이다.

 

○ 양극재 생산업체는 세계에서 약 30여개가 있다. 국내에서도 10여개 회사가 참여하고 있으며, 제품은 상당한 수준에 도달하고 있다. 리튬이차전지 시장은 정보통신 기기가 전체 수용의 70%를 차지하고 있다. 그러나 자동차용 시장은 2020년에 400억불로 빠르게 성장할 전망이다. 국내의 전지제조 기술은 세계에서 선두이나, 소재 및 핵심기술은 선진국에 비해 매우 낮은 수준이다. 소재 국산화에 더욱 노력하여야 할 것이다.

저자

Kutuo Ryuichi

자료유형

니즈학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2015

권(호)

63(3)

잡지명

工業材料

과학기술
표준분류

재료

페이지

50~55

분석자

김*환

분석물

• 자동차용 리튬이온전지 양극재료의 최신 기술동향.pdf [513,954 byte]

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