이차 전지와 리튬이온전지의 구조 및 원리

소개글

이차 전지와 리튬이온전지의 구조 및 원리에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 개요
2. 이차 전지의 종류별 특징
3. 리튬이온전지의 구조와 원리
4. 리튬이온전지의 구성 소재

본문내용

conductive additive)
→ 전극에서 활물질 입자 간 또는 금속 집전체와의 전도도를 향상시키는 물질
→ 바인더가 부도체로 작용하는 것을 방지하기 위해 소량으로 첨가되는 물질
- 바인더(binder)
→ 전극을 기계적으로 안정화하는 역할
→ 충전과 방전이 반복적으로 지속될 때 활물질, 도전재 사이의 결합이 느슨해지는 현상 방지
2) 음극재(anode materials)
- 양극재(cathode materials)와 함께 배터리의 용량, 수명, 충전속도를 결정하는 핵심이 되는 소재
- 충전속도와 배터리의 수명 결정
- 양극에서 나온 리튬이온을 저장했다가 방출하면서 외부회로를 통해 전류를 흐르게 하는 역할
- 음극활물질로 대부분 흑연(graphite)이 이용됨
- 음극활물질로 흑연이 이용되는 이유
→ 구조적으로 안정적
→ 낮은 반응성
→ 많은 리튬이온 저장능력
→ 저렴한 가격
3) 전해액(electrolyte)
- 리튬 이온 → 전해액으로 이동, 전자
→ 도선으로 이동
- 만약 전자가 도선이 아닌 전해액을 통해 이동할 경우
→ 전기를 사용할 수 없음
→ 안전성 위협
- 전해액
→ 배터리 충전 및 방전 시, 리튬이온이 잘 이동할 수 있도록 매개체의 역할을 함
→ 이온 전도도가 높은 물질이 주로 이용
→ 염, 용매, 첨가제로 구성
→ 전해액의 종류에 따라 리튬이온의 전달 속도가 달라짐
(전해액으로 이용되기 위한 물질의 조건은 매우 까다로움)
→ 타 소재 대비 제조 진입 장벽이 낮음(중국의 대량 생산 → 중국의 시장점유율↑)
4) 분리막(LiBS, Lithium-ion Battery Separator)
- 배터리의 안전성을 결정짓는 요소
- 양극과 음극이 물리적으로 접촉하여 발생하는 전기적인 단락(화재, 폭발) 방지
→ 전기적 절연체
- 리튬이온의 전극간 이동을 가능하게 해주는 물질
- 미세한 구멍을 통해 리튬이온만 이동
- 상용화된 분리막 → 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP)
- 배터리 소재 중 원가 비중이 두 번째로 높음(15%)
- 습식 분리막(wet LiBS)이 건식 분리막(dry LiBS)에 비해 품질이 우수
→ 습식 분리막이 가격이 높음에도 불구하고 시장의 70% 이상 차지
5) 동박(copper foil)
- 구리(Cu)로 이루어진 얇은 박
- 음극활물질에서 전자가 이동하는 과정 및 배터리
내부에서 발생하는 열
→ 외부로 방출시키는 역할
6) 알루미늄 파우치 필름(aluminium pouch film)
- 배터리 외부를 감싸 충격이나 외부 환경으로부터
내용물을 보호하는 역할
- 기술 진입 장벽이 높음
- 배터리 원가의 12% 차지
- 일본 DNP, 쇼와덴코의 압도적 기술력
→ 세계시장의 70%차지
→ 국내 배터리 3사 또한 전량 수입에 의존
→ 일본 경제보복 여파로 인해 국산화를 위한 노력이
진행되고 있음
- 2030년까지 대략 21조원 규모로 성장할 것으로 전망(BTL첨단소재 개발 중)
※ 2차전지 소재에 따른 가격 비중
- 양극재 40%
- 음극재 10%
- 분리막 15%
- 전해액 10%
- 기타 25%

키워드

이차 전지,   양극재와 음극재,   리튬이온전지의 구조와 원리,   활물질,   도전재,   바인더,   전해액,   습식 분리막과 건식 분리막,   LiBS