비트버니오늘의퀴즈
리튬이온전지에 들어가는 양극제에 리튬코발트산화물을 기본으로 하여 3가지 금속 원소를 혼합해 만든 배터리를 000 배터리라고 해요. 전기차에 사용되는 000 배터리의 양극재에는 주로 니켈, 코발트, 망간 조합이 들어가는 것으로 알려져 있어요.
정답 삼원계
전기차 배터리에 사용되는 삼원계(Ternary System)는 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn)으로 구성된 리튬이온 배터리의 음극 재료를 뜻합니다. 이는 전기차 배터리 성능에 중요한 역할을 하는 핵심 구성 요소입니다.
1. 삼원계 배터리(NCM 배터리)란?
NCM 배터리는 니켈-코발트-망간 삼원계 산화물을 사용한 리튬이온 배터리입니다.
NCM은 성분의 비율에 따라 Ni:Co:Mn로 표기합니다.
예: NCM 811(니켈 80%, 코발트 10%, 망간 10%).
2. 주요 특징
니켈 (Ni)
배터리의 에너지 밀도를 높여 더 많은 전력을 저장.
니켈 비율이 높을수록 주행거리가 증가하지만, 안정성은 다소 낮아질 수 있음.
코발트 (Co)
배터리의 안정성과 수명을 개선.
희소하고 가격이 비싸기 때문에 코발트 비율을 낮추려는 기술 개발이 진행 중.
망간 (Mn)
구조적 안정성을 제공.
코발트 대체제로 사용되며, 비용 절감에 기여.
3. 전기차에서의 장점
고에너지 밀도: 더 긴 주행거리 가능.
가벼운 무게: 전기차의 무게를 줄여 효율성 향상.
충방전 효율: 빠른 충전과 높은 출력 제공.
4. NCM 배터리의 단점
니켈 비율 증가 시 안정성 감소: 화재나 폭발 위험을 줄이기 위해 추가 안전장치 필요.
코발트의 높은 가격과 공급 부족: 코발트 비율을 줄이기 위한 연구가 지속 중.
고온에서 성능 저하: 열 관리를 위한 기술 필요.
5. 경쟁 기술과 비교
LFP 배터리(리튬인산철)
장점: 안정성 우수, 가격 저렴.
단점: 에너지 밀도가 낮아 주행거리가 짧음.
NCA 배터리(니켈-코발트-알루미늄)
테슬라에서 주로 사용.
니켈 비율이 높아 에너지 밀도가 뛰어나지만 안정성은 다소 낮음.
6. 삼원계 배터리의 미래
니켈 함량 증가
NCM 811, NCM 9½½(니켈 90%) 등 고니켈 배터리가 주류로 떠오르는 중.
코발트 대체 기술
코발트 사용을 최소화하거나 대체하는 연구 진행.
배터리 리사이클링
희소 자원의 재활용 기술이 중요해지고 있음.
전기차용 삼원계 배터리는 에너지 밀도와 성능에서 뛰어나, 전기차 시장의 핵심 기술로 자리 잡고 있습니다. 그러나 안전성과 원자재 비용 문제 해결이 중요한 과제로 남아 있습니다.