리튬이온배터리의 구성요소와 역할

리튬이온 배터리의 구성요소와 역할 

리튬이온 배터리는 음극집전체 음극 활물질 분리막 양극 활물질 양극집전체로 이루어져 있습니다.

리튬 배터리는 리튬이온 배터리와 리튬폴리머 배터리로 구분되는데 리튬 이온 배터리는 전해질로 전해액을 사용하고, 리튬 폴리머 배터리는 고분자로 전해질을 사용하는 차이점이 있습니다. 

음극집전체는 구리박막 사용하고, 음극 활물질은 탄소(흑연)를 사용하며 음극 활물질은 전도성이 우수하고 전기화학반응에 안정한 도전체 및 결합제와 혼합하여 구리 극판에 코팅한 뒤 음극을 형성합니다.
분리막은 리튬이온이 이동할 수 있는 작은 기공을 가지고 있는 고분자로 된 다공성 박막으로 양극과 음극이 직접 접촉하는 것을 막아 단락이 발생되지 않도록 하는 역할을 하며 폴리에틸렌(PE)-폴리프로필렌(PP)등의 고분자를 사용합니다.

배터리 내부 온도가 분리막의 열가소성 성분의 용융 온도까지 상승하게 되면 용융되어 기공이 막히고 리튬이온의 이동이 중단되므로 온도 상승이 중지되게 되는데 이를 셧다운(Shut-down)이라고 부릅니다.
셧다운 이후에도 분리막의 내열 온도 이상으로 상승하면 분리막이 파괴되는데 이를 브레이크 다운(Break-down)이라고 부릅니다.

양극집전체는 알루미늄 박막을 사용하고 양극 활물질은 리튬코발트산화물를 사용 하며 양극집전체는 양극 활물질로 코팅되어 양극을 형성하게 됩니다.
양극 활물질은 에너지 밀도를 좌우하는 중요한 요소로서 어떠한 성분을 믹스하느냐에 따라 특성이 좌우됩니다.

중국의 경우 저렴한 리튬인산철을 한국과 일본의 업체들은 에너지 밀도가 우수한 3원계 또는 4원계 재료를 주로 사용하고 있습니다.