배터리 4대 소재

[ 전지의 핵심 4대 소재 ]

양극(cathode) / 음극(anode) / 분리막(seperator) / 전해액(electrolyte)

 

출처 : 삼성SDI 블로그

 

1. 양극

리튬산화물(LCO, LMO, LFP, NCM, NCA 등)

용량과 출력 특성을 주로 결정

양극 극판 = 알루미나기재 + 활물질 + 도전제(전도성 높이는 기능) + 바인더(PVDF + NMP, 접착력 높이는 기능)

용량을 높이기 위해 Ni 함량 높임 but 안전성 저하

 

 

2. 음극

흑연 

전자를 공급하는 전극 (= 자유전자가 풍부한 금속)

음극극판 = 동박 + 활물질 + 바인더

용량을 높이기 위해 Si 사용하기도함

 

 

3. 전해액

이온의 이동을 돕는 매개체

극성용매 EC + 비극성 DEC,DMC(융점, 점도 조절) + LiPF6 or LiClO4(음이온 무거울수록 Li+ 움직 방해하지 않아 전도도 좋아짐)

** 자유전해액 : 전해액 채널을 형성하지 않는 전해액

 

 

4. 분리막

폴리머필름

리튬이온이 이동하는 기공이 형성된 필름

음극과 양극의 접촉을 막아 전자 교환을 못하게 함

(음극과 양극 접촉 시 발화)

 

 

 

 

 

[ 전지의 작동 원리 ]

 

 방전 

화학에너지가 전기에너지로 전환 = 전기 사용

 

음극에서 전자가 도선을 따라 양극으로 이동

음극의 리튬이온이 전해액 채널을 따라 양극으로 이동

 

   → 음극 산화, 양극 환원

 

**전해액 채널 : 분리막의 기공에 전해액이 채워지면서 생기는 이온의 이동통로

 

 

 

 

 

 충전 

전기에너지가 화학에너지로 전환 = 전기 저장

 

양극의 전자가 도선을 따라 음극으로 이동

양극의 리튬 이온이 전해액 채널을 따라 음극으로 이동 

 

   → 음극 환원, 양극 산화