K-배터리 레불루션(Revolution) : K-배터리 이해, 장점, 미래 기술 전망

재생 가능한 녹색 에너지원으로의 전환은 전 세계적으로 엄청난 속도로 진행되고 있는데요. 중심에는 전기 자동차가 있습니다. 그러나 EV는 제한된 범위와 상대적으로 짧은 배터리 수명 등으로 한계에 직면했습니다. 문제에 대한 해결책으로 고 에너지 밀도 배터리의 개발에 있는데요. 오늘 포스팅에서는 K-Battery의 장점, 배터리 기술의 미래를 살펴보겠습니다.

 

 

 

◆ 배터리의 종류

 

리튬 이온 배터리는 충전식 형식으로 전기 에너지를 저장하고 방출하는 능력으로 인해 유비쿼터스가 되었습니다. 이 배터리는 음극, 양극 및 전해질의 세 가지 주요 구성 요소로 구성됩니다. 음극은 일반적으로 금속 산화물로 만들어지고 양극은 일반적으로 흑연으로 만들어집니다. 얇은 다공성 멤브레인은 음극과 양극을 분리하여 충전 및 방전 사이클 동안 리튬 이온의 흐름을 허용합니다.

 

 

● 리튬 이온 배터리

 

NCMA, NCM9 및 ZEN은 음극의 화학적 성질이 다른 세 가지 유형의 리튬 이온 배터리입니다. NCMA 배터리는 니켈, 코발트, 망간 및 알루미늄으로 구성된 음극을 사용하고 NCM9 배터리는 니켈, 코발트 및 망간을 사용합니다. ZEN 배터리는 인산철 리튬(LFP)과 니켈 망간 코발트(NMC)로 구성된 음극을 사용합니다.

 

배터리

 

 

◆ K-배터리 이해하기

 

K-배터리는 한국 제조업체인 LG 에너지 솔루션, SK 온, 삼성 SDI가 개발한 고성능 리튬 이온 배터리를 지칭칭 합니다. K배터리의 주력 제품은 NCMA, NCM9, Gen 등이며 모두 니켈 함량이 90%이라는 특징을 가지고 있습니다.

 

1. NCMA 배터리

 

NCMA 배터리는 니켈, 코발트, 망간 및 알루미늄으로 구성된 음극을 사용하는 일종의 리튬 이온 배터리입니다. NCM(니켈 코발트 망간) 배터리 화학의 발전으로 안정성을 개선하고 비용을 줄이기 위해 알루미늄을 추가했습니다. NCMA는 Nickel-Cobalt-Manganese-Aluminum의 약자로 K배터리의 양극재입니다. NCMA 배터리는 높은 에너지 밀도, 빠른 충전 기능 및 긴 주기 수명으로 유명합니다.

 

 

2. NCM9 배터리

 

NCM9 배터리는 니켈, 코발트 및 망간으로 구성된 음극을 사용하는 또 다른 유형의 리튬 이온 배터리로 에너지 밀도 향상을 위해 니켈 함량이 더 높은 NCM 배터리 화학을 개선한 것입니다. NCM9는 니켈-코발트-망간(Nickel-Cobalt-Manganese)의 약자로 니켈. 코발트. 망간의 비율이 90%,5%,5%인 양극재를 사용하는 배터리를 말합니다. NCM9 배터리는 뛰어난 열 안정성, 높은 전력 밀도 및 긴 주기 수명으로 잘 알려져 있습니다.

 

 

3. 젠 배터리

 

ZEN 배터리는 인산철리튬(LFP)과 니켈망간코발트(NMC)로 구성된 음극을 사용하는 리튬이온 배터리의 일종이다. 그들은 안전성과 에너지 밀도를 개선하도록 설계된 두 가지 다른 배터리 화학의 하이브리드입니다. Gen은 Generation의 약자로 K-배터리 기술의 최신 제품입니다. Gen 배터리는 니켈, 코발트 및 망간의 조합을 사용하여 더 높은 에너지 밀도와 더 긴 주기 수명을 달성합니다.

 

 

◆ K-배터리의 장점

 

K-배터리 기술은 기존의 리튬 이온 배터리와 다른 장점을 살펴보겠습니다.

 

 

1. 높은 에너지 밀도

 

K배터리의 에너지 밀도는 305Wh/kg 수준인 반면 중국산 LFP 배터리는 165Wh/kg 수준이다. 이는 K-배터리가 85% 더 많은 에너지를 저장할 수 있어 충전당 주행거리와 가속도 면에서 월등하다는 의미입니다.

2. 경량

 

K- 배터리는 기존 리튬이온 배터리에 비해 무게가 46% 가벼워 에너지 효율과 내구성이 우수하다.

 

3. 더 빠른 충전

K-배터리는 급속 충전 기능이 있어 짧은 시간 안에 충전할 수 있습니다.

 

4. 주기 수명 연장

 

K- 배터리는 주기 수명이 더 길기 때문에 용량을 잃기 전에 더 많이 충전 및 방전이 가능합니다

 

 

◆ 배터리 기술의 미래

 

 

미국 정부는 에너지 밀도 500Wh/kg의 배터리 개발을 목표로 '배터리 500' 프로젝트를 시작했는데요. 이는 EV의 범위와 성능이 크게 발전되고 있음을 의미하고 있으며 K-배터리 발전에 많은 자극이 될 것입니다.
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1. 에너지 밀도 도전 - 음극재

 

높은 에너지 밀도를 가진 배터리를 개발하는 것은 결코 쉬운 일이 아닙니다. 특히  안전성과 내구성을 손상시키지 않으면서 더 많은 에너지를 저장할 수 있는 음극 재료를 개발하는 것이 주요한 도전과제입니다.

 

2. 미래 기술 개발 - 재료대체, 전고체 개발

 

코발트는 고가이고 채굴의 윤리적 문제가 있기 때문에 코발트 함량을 철이나 니켈로 대체하는 것도 미래 기술에 도움이 됩니다. 또 다른 방법은 액체 대신 고체 전해질을 사용하는 전고체 배터리를 개발하는 것입니다. 하지만 기술적 어려움은 여전함에도 개발하고자 하는 이유는 더 안전하고 에너지 밀도가 높으며 주기 수명이 더 길기 때문입니다.

3. 전망

 

K-배터리 기술은 더 가볍고 빠르며 수명이 긴 고에너지 밀도 배터리를 제공함으로써 EV 산업에 혁신을 가져왔습니다. 'Battery 500' 프로젝트뿐만 아니라 전기차를 보다 효율적이고 환경 친화적으로 만들 수 있는 배터리 기술은 시간의 문제일 뿐 반드시 개발될 것이라고 생각됩니다.