배터리 4대 소재
[ 전지의 핵심 4대 소재 ]
양극(cathode) / 음극(anode) / 분리막(seperator) / 전해액(electrolyte)
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