2차전지의 혈액 '전해액'이란?

전해액은 리튬이온 배터리를 구성하는 4대 구성요소 중 한 가지입니다. 

양극재, 음극재, 분리막과 전해질이 그것이지요. 리튬이온이 이동하는 통로역할 하는 것으로 알려져 있는데요.

쉽게 말해서 우리 몸을 2차 전지에 비유하자면 심장은 양극재이고, 이온을 움직이는 전해액은 혈액이라고 볼 수 있겠습니다. 

리튬 이차전지의 원가 중 9%만을 차지하지만 리튬이온이 이동하기 위해서는 빼놓을 수 없는 중요한 구성요소인 전해액에 대해 알아보겠습니다. 

 

 

전해액의 구성요소

 

전해액은 염(Salt), 용매(Solvent) 그리고 첨가제(Additive)로 구성되어 있습니다. 염과 용매의 종류와 비율에 따라 리튬이온의 이동을 얼마나 잘 시키는가가 결정 나게 될 정도로 중요한 요소라고 하겠습니다. 

 

염은 리튬이온이 이동하는 통로 역할을 합니다.

대표적인 물질로는 인산, 불소로 구성된 LiPF6가 있습니다. 

좋은 염은 유기용매에 쉽게 용해되거나 이온으로 분리될 수 있어야 합니다. 화합물이 이온으로 분리되는 현상을 가르켜 해리라고 하는데요. LiPF6는 이온의 이동, 용해도, 화학적 안정성이 우수한 물질 중에 한 가지입니다. 

 

용매는 염을 잘 용해시켜주는 역할을 합니다. 

보통 탄산에틸렌(Ethylene Carbonate, EC)을 많이 사용합니다. 필요한 특성으로는 유전상수가 높아야 하고 리튬의 원활한 이동을 위해 점도가 낮아야 좋은 용매라고 할 수 있겠습니다. 그리고 또 한 가지 중요한 특성은 바로 화학 반응성이 낮아야 하지요. 배터리가 작동하는 동안 용매가 양극, 음극과 반응하면 안정성이 나빠지기 때문입니다. 

리튬은 반응성이 강한 물질로 수분과 만나면 격렬한 반응을 일으키기 때문에 물과 반응하지 않는 용매가 적합합니다. 

 

첨가제는 특정목적을 위해서 말 그대로 첨가해 주는 성분입니다. 
양극이나 음극 표면에 보호막을 형성해 주는 역할을 하며 리튬이온이 양극과 음극 사이를 원활하게 이동할 수 있도록 도와주고 배터리 성능의 저하되는 것을 방지해 주기도 합니다. 

첨가제는 양극과 음극용이 나누어져 있으며, 주로 양극표면 보호를 통해 열화를 방지해 주고 발열을 개선시켜주며, 음극용 첨가제는 음극에 보호막을 형성하고 수명을 향상해주는 역할을 합니다. 

전해액에서 차지하는 비중은 낮지만 수명과 고온특성, 저항감 소등의 중요한 역할을 하는 요소입니다. 

 

전해액 Supply Chain

국내의 대표적인 전해액 제조사는 솔브레인, 엔켐, 파낙스이텍 등이 있습니다.