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이차전지에 대하여 - 구성
게시물ID : economy_26916짧은주소 복사하기
작성자 : 시골아저씨(가입:2003-08-16 방문:1509)
추천 : 7
조회수 : 1391회
댓글수 : 3개
등록시간 : 2018/03/25 02:13:50
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이차전지에 구성요소에 해당되는 부분을 적어보도록 하겠습니다. 기술적인 부분이라 공부하기가 좀 힘들 수도 있겠지만, 내 돈을 투자하는데 조금은 노력을 해야하지 않을가 싶네요. 그런 의미에서 경제에 문외한인 저도 요즘 경제 공부를 열심히 하고 있습니다.


하기의 내용은 구글링을 조금만 해보면 다 나오는 내용일 수도 있습니다. 잘못된 정보가 있는지 저도 찾아가면서 적는데, 혹시 잘못된 부분이 있으시면 답변 부탁드립니다.


하기의 내용은 셀의 관점에서 먼저 적었습니다. 이차전지는 기본적으로 하나의 셀을 설계하여 생산하고, 셀들을 직렬 또는 병렬연결하여 팩을 구성합니다. 부품업체 중 보통 많이 얘기되는 BMS (battery management system)와 같은 것들을 제작하는 업체들은 배터리팩과 관련있는데, 하기에는 셀과 관련된 내용들입니다.


관련회사는 기사를 찾은 기업만 기재하도록 하겠습니다.


이차전지의 구성: 이차전지는 화학적 재료와 부품으로 구성되며, 전지의 종류와 상관없이 화학적 재료는 비슷함.

- 화학적 재료는 양극 / 분리막 / 음극으로 구성되고 양극, 분리막, 음극 전체의 빈공간을 전해액 (전해질)이 차지하고 있음.

- 금속/유기재료 부품으로는 양극에 쓰이는 Al foil (알루미늄 집전체), 음극에 쓰이는 Cu foil (음극 집전체)은 기본적으로 사용되며 (중국에서 주로 생산되는 LFP전지의 경우는 다름), 전지의 종류에 따라 파우치형, 각형, 원통형의 부품들은 많이 다르고 종류도 많음.

- 공통적으로 사용되는 화학적 재료에 대해서 아래에 기술


1. 양극의 종류: 양극은 기본적으로 양극재, 도전재(Carbon계열), PVdF계 고분자 바인더, 기타 첨가제 및 Al foil로 구성됨

- 양극 중 양극재가 차지하는 비율은 90%이상 (Al foil제외)

- 양극재의 종류는 NCM (니켈/코발트/망간), NCA (니켈/코발트/알루미늄), LCO (리튬/코발트), LMO (리튬/망간), LFP (리튬/인산/철)등이 사용됨

- NCM, NCA는 기본적으로 LiNiCoMnO2 / LiNiCoAlO2를 줄여서 부르며, 이차전지의 양극재는 기본적으로 Li source가 포함되어 있음.

- 스마트폰 배터리의 경우 주로 LCO가 사용되며, 최근 코발트 가격 상승으로 인해 원재료 압박이 있음.

- 자동차전지의 경우 LG화학과 SK innovation은 기본적으로 NCM계열의 NCM622 (니클60%, 코발트20%, 망간20%)을 기존에 사용하다 

  최근 용량을 높이기 위해 NCM811 (니클80%, 코발트10%, 망간10%)로 변경되는 추세. (Ni함량이 높을 수록록 용량이 증가함)

- lg화학 양극재관련 기사: http://www.thebell.co.kr/free/content/ArticleView.asp?key=201610040100002040000120&lcode=00 (GE이엠)

- lg화학 양극재관련 기사: http://www.ekn.kr/news/article.html?no=239663 (포스코ESM)

- SK innovation 양극재관련 기사: http://hankookilbo.com/v_print.aspx?id=d61d42d720ef4c1eaf2a9dd5943a1ed4

- 자동차전지의 경우 삼성SDI는 기본적으로 NCA 방향: http://www.kinews.net/news/articleView.html?idxno=113314

                                                                          http://www.etnews.com/20170731000302 (에코프로)

-.삼성SDI의 NMC사용 관련 기사: http://www.etnews.com/20171220000065 (한국유미코아, 에코프로, 엘앤에프, 코스모신소재, 중국 샨샨, B&M)


==> 리튬이온전지 이므로 리튬이 포함된 양극재가 전체 설계에서 중요하고, 이차전지 구성물 중 비용면에서 양극재가 차지하는 포션이 아주 큽니다.

==> 위에도 적었듯이 "중국 샨샨"이라는 기업이 있는데, 기술력은 아직 높지 않지만 물량을 확대해가며 국내 업체와 경쟁을 진행하고 있는 실정입니다.

==> 최근 삼성 SDI와 포스코가 칠레에 Li 광산 개발에 참여하였죠. 잘은 모르겠지만, 좋은 판단이라고 생각됩니다. 

      http://www.econovill.com/news/articleView.html?idxno=333530


2. 음극의 종류: 음극은 기본적으로 음극재, CMC/SBR 수계 바인더 (음극은 기본적으로 용매로써 물을 사용하므로 수계 바인더 사용), Cu foil로 구성됨

   - 음극 중 음극재가 차지하는 비율은 90%이상 (Cu foil제외)

   - 음극재는 기본적으로 graphite (흑연)를 사용하며, graphite의 종류에는 natural graphite (천연흑연) 및 artificial graphite (인조흑연)이 있음

   - 천연흑연 보다 인조흑연이 가격이 비싸지만, 수명 및 급속충전면에서 유리 (인조흑연의 급속충전 우위는 기술적으로 완전히 결론난 것은 아님)

   - 전지의 용량을 증가시키기 위해 graphite와 실리콘을 함께 사용

   - 음극에 사용되는 실리콘의 종류는 기본적으로 SiO (실리콘산화물) 및 Si/C (실리콘 카본 복합계)

   - 삼성SDI의 경우 Si/C 복합계를 사용 http://www.ebn.co.kr/news/view/931911 (관련회사는 기사를 못찾아서 적지않음)

   - LG화학의 경우 SiO 사용 http://kipost.net/bbs/board.php?bo_table=newsroom&wr_id=266 (SJ신소재, 포스코켐텍, 대주전자재료)

                                        http://financialmagazine.tistory.com/257 (대주전자재료)


==> 이차전지의 비용면에서 음극재가 차지하는 포션은 많이 크지 않습니다. (수명, 급속충전 관련해서는 중요)

==> 음극재의 경우 graphite (흑연) 자체는 시장의 관심을 모으기에 많이 약하며, 급속충전용 흑연 또는 실리콘관련 제품의 성능 개선은 관심을 모으기 좋을 것 같습니다.


==> 양극재와 음극재의 관점에서 보면 이차전지의 용량 (용량이 높을수록 충전 시 오래사용할 수 있음)의 관점에서는 양극재가 상대적으로 중요하며, 수명 및 급속충전의 관점에서는 음극재가 상대적으로 중요합니다.

==> 용량을 높일 것이냐, 충전시간을 줄일 것이냐는 이차전지 설계에 있어서 모두 가져가기 힘든 부분입니다. 재료의 성능이 많이 발전하면 모르겠지만, 현재로써 두가지 모두를 만족시키키는 힘듭니다. 이차전지 셀 개발의 관점에서 확실한 방향성이 나온 것은 아니며 고객의 요구에 대응하여 설계하고 있습니다.

==> 앞의 글에서도 적었지만, 삼성SDI와 LG화학 (SK innovation은 LG화학과 유사)은 기본 전지 종류 및 내부 구성물질도 약간 다르게 가져가고 있는 것을 알 수 있습니다.

==> 품질면에서 기존에는 일본생산품이 월등하였지만, 현재 한국의 기술력이 많이 올라간 상태입니다. 그에 따라 중국의 기술력도 많이 올라갔으며 바짝 추격해 오고 있는 실정입니다.


알고 있는 내용을 그냥 적지 못하고, 기사를 찾아서 적으려니 생각보다 시간이 많이 걸려서 오늘은 여기까지만 적도록 하겠습니다. 관련기사의 내용을 자세히 보지는 않았지만, 제 기준에서 실제 의미있는 기사는 많지 않은 것 같네요.

게시판에 글을 써보니 평소에 정보를 전달하시는 분들은 대단하다고 생각이 드네요. (생각보다 많이 힘들군요)

글을 쓰고 보니 주식의 관점에서 별로 도움될 것이 없을 것 같다는 생각이 들긴하네요.


다음에 시간이 되면 추가로 적도록 하겠습니다.



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