차세대 2차 배터리의 종류에 대해 알아봅시다
우리는 지난 시간에 리튬 계열 전지의 PCM(Protection Circuit Module)과
BMS(Battery Management System)에 대해 알아 보며
현재 보편적으로 많이 사용 되고 있는 리튬 계열의 2차 전지의 종류에 대해 알아보았습니다.
이번 시간에는 리튬이온, 및 리튬 이온 폴리머 전지 외에
더 다양한 전지의 종류에 대해 알아보도록 하겠습니다.
현재의 배터리 시장
현재 우리가 휴대폰과 노트북 등, 대부분의 휴대용 전자제품에서 사용하고 있는
2차 전지는 리튬-이온 배터리 입니다.
리튬-이온 전지는 작고 가벼우며 전압도 높아 스마트폰과 노트북이 얇고 가벼워지는데
큰 역할을 하며 대세 배터리의 자리를 차지하며, 기술 개발을 통해
지속적으로 발전해 왔습니다.
하지만 근래에 들어 성능 개선성이 둔화되고 있으며, 곧 기술 향상에 한계에 이를 것이라는
예상으로 인해 점차 차세대 2차 전지 개발에 대한 요구가 생겨나게 되었습니다.
게다가 2016년 발생한 삼성 갤럭시 노트 7 제품의 배터리 발화 사건으로 인해
안전성 또한 매우 중요한 이슈로 떠오르게 되었습니다.
차세대 배터리로 떠오르고 있는 배터리는 무엇일까요?
리튬-이온 배터리를 이어 차세대 2차 전지로 주목받고 있는 배터리는
어떤 것들이 있는지 알아보도록 하겠습니다.
1. 리튬-이온-폴리머 배터리(Lithium-Ion-Polymer Battery)
안전성으로 인해 가장 주목받고 있는 배터리는 바로 리튬-이온-폴리머 배터리 입니다.
리튬-이온 배터리와 형제뻘로, 리튬 이온이 음극에서 양극으로 이동하는 방식은 똑같습니다.
하지만 배터리 내부의 전해질을 고체로 사용해 배터리에 구멍이 뚫리거나 구겨져도
발화 및 폭발의 위험이 매우 적기 때문에 차세대 배터리로 각광 받고 있습니다.
2. 리튬-인산철 배터리(Lithium-Iron-Phoshate Battery)
리튬-인산철 배터리는 리튬-이온과 리튬-이온-폴리머 배터리의 단점인
발화성 및 높은 비용을 해결하기 위해 양극을 기존의 리튬 금속 화학물 대신
리튬-인산철염(LiFePO4)을 사용한 배터리 입니다.
리튬-인산철염은 LFP 배터리라고도 불리며 인과 산소가 결합하는 구조로
사용중 산소를 발생시키지 않아 열폭주를 방지할 수 있는 장점이 있습니다.
3. 리튬-황 배터리(Lithium-Sulfur Battery)
리튬-황 배터리는 황 나노물질을 이용해 만든 고용량 2차 전지로,
양극에는 황을, 음극에는 리튬 금속을 사용해 음극에서는 리튬의 산화반응이 발생하고,
양극에서는 황의 환원반응이 발생하는 방식으로 방전하게 됩니다.
리튬-이온 전지의 발화 및 에너지 밀도를 보완해 개발된 제품이지만,
수명이 짧고, 부식 가능성이 있다는 단점이 있습니다.
4. 리튬-에어 배터리(Lithium-Air Battery)
리튬-에어 배터리는 음극으로 리튬을 사용하고, 양극으로는 공기 중의 산소를 이용하는 전지 입니다.
음극에서는 리튬의 산화 및 환원 반응이 일어나고, 양극에서는 외부로부터 유입되는
산소의 환원 및 산화 반응이 일어나며 방전되는 방식입니다.
리튬-황 배터리처럼 에너지 밀도가 큰 것이 특징이며,
공기 중의 산소를 무제한으로 공급받을 수 있기 때문에 많은 양의 에너지를 저장할 수 있는 장점이 있지만,
산소 여과 장치와 같은 추가되는 장치로 인해 부피가 증가되는 단점이 있어,
주로 전기 자동차용 배터리로 많이 개발되고 있습니다.
참고
위키피디아 : https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium-ion_battery
https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium_polymer_battery
https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium_iron_phosphate_battery
https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium%E2%80%93sulfur_battery
https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium%E2%80%93air_battery