리튬 이온 배터리의 종류
리튬 이온 배터리, 또는 Li-ion 배터리는 이차(충전 가능한) 배터리의 일종으로, 리튬 이온이 방전시 양극에서 음극을 통해 전해질로 이동하고 충전시 다시 돌아가는 셀로 구성되어 있습니다. 리튬 이온 배터리의 주요 장점은 높은 셀 전압, 높은 에너지 밀도, 그리고 메모리 효과가 없다는 것입니다. 노트북 컴퓨터 배터리, 무선 전동 공구, 특정 전기 자동차, 전기 킥보드, 대부분의 전기 자전거, 휴대용 파워뱅크, LED 손전등 등에 사용됩니다.
리튬 이온 배터리의 구조
리튬 이온 배터리의 양극은 복합 재료(삽입형 리튬 화합물)로 만들어져 있으며, 이것이 Li-ion 배터리 셀의 이름을 정의합니다. 음극은 일반적으로 다공성 리튬화된 흑연으로 만들어집니다. 전해질은 액체, 고분자, 또는 고체일 수 있습니다. 분리막은 리튬 이온의 이동을 가능하게 하며 셀의 단락과 열적 폭주를 방지합니다. 리튬 이온 배터리의 화학, 성능, 비용, 안전 특성은 배터리 유형에 따라 다양합니다.
리튬 폴리머 배터리
리튬 이온 폴리머(LiPo) 배터리(또는 Li-pol, 리튬-폴리 등으로 알려짐)는 액체 전해질 대신 고분자 전해질을 사용하는 Li-ion 배터리의 한 종류입니다. 모든 LiPo 배터리는 고전도성 겔 고분자를 전해질로 사용합니다. 리튬 폴리머 셀은 리튬 이온 및 리튬 금속 배터리에서 진화했습니다. Li-ion과 Li-pol의 주요 차이점은 액체 리튬-염 전해질(예: LiPF6) 대신 고체 고분자 전해질(SPE)을 사용한다는 것입니다. LiPos는 일반적으로 모바일 기기, 드론, 일부 전기 차량 등에서 중요한 요소인 무게에 대한 높은 특정 에너지를 제공합니다.
리튬 이온 배터리 유형
리튬 이온 배터리 유형은 양극 재료에 따라 분류됩니다. 다음은 가장 일반적인 리튬 배터리입니다:
- 리튬 코발트 산화물 (LiCoO2): LiCoO2는 가장 일반적으로 사용되는 양극 재료입니다. LiCoO2 배터리는 매우 안정적인 용량을 가지고 있지만, 니켈-코발트-알루미늄(NCA) 산화물을 기반으로 한 배터리보다 용량이 낮습니다.
- 리튬 망간 산화물 (LiMn2O4): LiMn2O4는 입방 스피넬 구조를 가진 유망한 양극 재료입니다. 이 배터리는 안전성이 높고 열적 안정성이 좋지만, 사이클 및 달력 수명이 제한적입니다.
- 리튬 니켈 망간 코발트 산화물 (LiNiMnCoO2) – NMC: NMC 배터리는 니켈, 망간, 코발트의 조합으로 만든 양극을 포함합니다. NMC는 Li-ion 시스템에서 가장 성공적인 양극 조합 중 하나입니다.
- 리튬 철 인산염 (LiFePO4) – LFP: LiFePO4는 다른 일반적인 리튬 이온 배터리 유형보다 에너지 밀도가 낮지만, 낮은 비용과 뛰어난 안전성, 높은 사이클 내구성으로 인해 전기차 등의 대규모 생산 후보입니다.
- 리튬 니켈 코발트 알루미늄 산화물 (LiNiCoAlO2) – NCA: NCA는 높은 특정 에너지, 긴 수명 및 합리적으로 좋은 특정 파워를 제공합니다. NCA의 용량은 약 180~200mAh/g입니다.
실린더형 대비 프리즘형 대비 파우치형 셀
Li-ion 셀은 실린더형, 평판형 또는 파우치형 등 다양한 형태로 제공됩니다. 각 형태는 독특한 장단점을 가지고 있습니다. 실린더형 셀은 빠른 생산 속도를 가지지만, 높은 방전 전류에서 큰 온도 구배를 가질 수 있습니다. 평판형 셀은 유연하며 제품 공간에 쉽게 맞출 수 있지만, 임계 문제 발생 시 팽창할 수 있습니다. 프리즘형 셀은 얇고 가벼우며, 실린더형에 비해 냉각이 쉽지 않지만 수명이 길다는 장점이 있습니다.
기타 배터리 유형
다음은 전기 배터리 유형의 요약입니다:
- 크기 및 형식별 배터리 분류
- 1차(비충전식) 및 2차(충전식) 셀의 화학
- 배터리 응용 프로그램
- 다양한 배터리 전압
