안녕하세요 시제품 개발 전문기업 디자인웨일입니다.
리튬 이온 배터리는 전기차 수요 증가로
차세대 4차 산업 주요 소재로 급성장 하고 있습니다.
또한 리튬 이온 배터리는 긴 수명과 높은 에너지 밀도로 기존 배터리를 대체하고 있습니다.
오늘은 이러 리튬 이온 배터리에 대해서 알아보겠습니다.
1.리튬 이온 배터리란?
(Lithium-ion Battery, LIB)
리튬이온배터리는 2차 전지의 일종으로 방전 과정에서 리튬이온이 음극에서 양극으로 이동하는 전지입니다.
충전시에는 리튬 이온이 양극에서 음극으로 다시 이동하여 제자리를 찾게 됩니다.
리튬이온 배터리는 충전 및 재사용이 불가능한 1차전지인 리튬 전지와는 다르며,
전해질로서 고체 폴리머를 이용하는 리튬 이온 폴리머 전지와도 다릅니다.
2. 리튬 이온 배터리 4대 핵심 부품
리튬이온배터리는 크게 충·방전 전압이 높은 양극(cathode), 충·방전 전압이 낮은 음극(anode),
리튬 이온의 이동 매개체인 전해질(electrolyte) 그리고 전기적 단락을 방지하는 분리막(separator),
4가지의 구성요소로 구성되며
절연층(insulator), 도전재(conductor) 등이 추가되어 셀(cell)을 구성합니다.
3. 기본 구동 방식
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구분
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용도
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특성
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작동 전압
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에너지
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소형
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IT 제품
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소형화 및 경량화
장시간 연속 사용 |
3.6~3.8V
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930~4,452mAh
(핸드폰, 노트북 기준 ) |
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중대형
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전기차 (EV)
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고출력 요구
15년 이상 수명 요구 모듈 및 팩 구성으로 사용처별 용량 조절 |
380~400V
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60~94Ah
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에너지 저장장치 ( ESS )
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70.4~91.3V
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7.6~9.0kWh
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리튬이온배터리는 양극과 음극 소재의 산화·환원 반응(oxidation-reduction reaction)으로 인해
화학 에너지를 전기 에너지로 변환시킵니다.
해당 반응은 반응물의 전자 이동으로 일어나는 반응이며,
전자를 잃은 경우, 산화, 전자를 얻은 경우, 환원이라 표현합니다.
해당 과정에서 리튬 이온과 분리된 전자가 도선을 따라 양극과 음극 사이를 움직이며 전자가 발생합니다.
방전 과정 시, 리튬 이온이 음극에서 양극으로 이동하며,
충전의 경우에는 리튬 이온이 양극에서 음극으로 이동하는 원리로 작동합니다.
양극과 음극은 전하를 제공 및 저장하는 요소이기에, 중요도가 높은 부품입니다.
4. 리튬 이온 배터리 장점
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높은 에너지 밀도
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리튬 이온 배터리는 다른 많은 유 형의 배터리보다 에너지 밀도가 높기 때문에
같은 공간에 더 많은 에너지를 저장할 수 있습니다. 따라서 스마트폰 및 노트북과 같은 휴대용 전자 장치에 사용하기에 이상적입니다. |
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긴 주기 수명
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리튬 이온 배터리는 심각한 성능 저하 없이 많은 충전 및 방전 주기를 거칠 수 있습니다.
이것은 교체가 필요하기 전에 오랫동안 지속될 수 있음을 의미합니다. |
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빠른 충전
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리튬 이온 배터리는 다른 많은 유형의 배 터리보다 더 빨리 충전할 수 있습니다.
따라서 항상 이동중이거나 장치를 빠르게 충전해야 하는 사람들에게 편리합니다. |
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경량
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리튬 이온 배터리는 상대적으로 가볍기 때문에 사용하기에 이상적입니다.
휴대해야 하는 휴대용 전자기기에 사용됩니다. |
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5. 리튬 이온 배터리 단점
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안전문제
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과열 및 발화의 위험 이 있어 안전상의 위험이 될 수 있습니다. 이것이 많은 항공사 및 기타 운송업체에서 기내 반입할 수 있는 리 튬 이온 배터리의 수를 제한하는 이유입니다
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비용
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리튬 이온 배터리는 더 비쌀 수 있습니다. 다른 유형의 배터리보다 생산할 수 있습니다. 이로 인해 예산이 부족한 사람들이 접근하기 어려울 수 있습니다.
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폐기
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리튬 이온 배터리는 독성 화학 물질이 포함되 어 있어 폐기하기 어려울 수 있습니다. 제대로 취급하 지 않으면 환경에 유해합니다. 그렇기 때문에 더 이상 필요하지 않은 리튬 이온 배터리를 적절하게 재활용 하는 것이 중요합니다.
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6. 리튬 이온 배터리의 성장 전망 및 산업트렌드
소형 리튬이온배터리 수요는 감소 중이나,
전기차, ESS 등 친환경 차세대 미래 기술에 접목 가능한 중대형 및 대형 리튬이온배터리 수요 확대로
시장 급성장 기대 기후변화 및 환경 오염 문제 대응을 위한
화석연료 대체 친환경 에너지 보급으로 인한 전기차 보급 확장 및 ESS 수요 증가로 급격한 시장성장 예상됩니다.
또한, 사물인터넷(IoT), 웨어러블 기기, AI 등의 미래 기술과 전기차 및 ESS 등 신재생에너지 활용에
필수인 소재로 제2의 반도체로 주목받으며 4차 산업혁명의 핵심소재로 성장 중입니다.
전기차에 대한 세계 각국 정부의 인센티브 제공은 내연기관차 대비 높은 가격의 전기차 보급에
효과적으로 작용 중으로 시장 확장은 지속할 것으로 판단됩니다.
또한, ESS의 수요도 꾸준히 증가 중으로, 배터리 제조 원가를 통한
경제성 확보를 위한 업체 간 협력 관계가 형성되고 있습니다.
오늘은 리튬 이온 배터리에 대해서 알아봤는데요.
시제품제작 상담과 제작의뢰는
디자인웨일로 문의 주시면 성심성의껏 빠르게 답해드립니다.
문의사항은 디자인웨일 홈페이지와 이메일로
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지금까지 시제품 개발전문기업 디자인웨일이었습니다.
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