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배터리 화재 왜 일어날까? 리튬 배터리로 인한 화재가 발생되었다는 것은 다시 말해 강한 열에너지를 발생시켰다고 볼 수 있습니다. 분리막을 통해 음극과 양극이 만나는 현상 즉 단락이 발생된다거나, 덴드라이트 등과 같이 단락의 원인 다르더라도 전자이 이동이 급격히 진행되는 경우 주울 열(Joule heat)에 의해 발화가 진행될 수 있습니다. 다음은 리튬배터리에서 발생할 수 있는 발화 메커니즘에 대한 설명입니다. 1. 제조 결함에 따른 이물 혼입 배터리 제조 과정에서 이물질(금속 또는 금속산화물)이 양극과 분리막 사이에 유입되면 충전과 방전을 계속하면서 이물질이 환원전압 영역에 이르면 금속 이온 상태로 환원되어 분리막을 통과하여 음극으로 이동하게 되고 음극으로 이동한 금속 이온물질은 음극 활물질 표면에 축적..

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 ..

음극표면 안정화 기술을 통한 덴드라이트 결정 문제 해결 최근 정부의 그린 뉴딜정책으로 친환경 재생에너지를 통한 전환이 빠르게 진행되고 있습니다. 리뉴얼 에너지의 상용화에 가장 필요한 부분이 잉여전력을 확보할 수 있는 에너지 저장장치 ESS 존재입니다. ESS를 통해 재생에너지의 간헐성 문제를 해결 할 수 있기 때문입니다. 하지만 최근 까지 붉어진 리튬 이온 배터리에 화재 위험성으로 안정적인 배터리의 개발에 대한 관심이 증가하고 있습니다. 최근 생기원에서는 수계 아연 이차전지의 음극 표면을 안정화하는 기술을 개발했다고 밝혔습니다. 수계 아연 이차전지는 물을 기반으로 하는 전해질을 사용함으로써 발화에 위험이 없고 안정성이 높아 리튬이온 전지의 대안으로 주목받고 있습니다. 또한 고온열처리 없이 양극재를 사용할..

파우치 셀이 열 폭주에 불리한 이유 전기 자동차는 화학적인 측면과 셀 폼 팩터의 측면에서 매우 다른 유형의 배터리를 사용하고 있습니다. 현재, 크기/용량의 셀 형태 인자에 따라 원통형, 각형, 파우치형의 세 가지 주요 유형이 있습니다. 또한 일부는 (모듈이 없는) 팩 구조 부분으로 구성됩니다. 이달 초 테슬라 최고경영자(CEO) 일론 머스크는 대형 파우치 셀의 열 폭주 가능성이 위험(다른 폼팩터에 비해) 하기 때문에 사용 중단을 강력히 권고한다고 밝혔습니다. "일반적으로 동의하지만, 큰 파우치 셀에서는 열 폭주 가능성이 위험할 정도로 높습니다. 테슬라는 이 제품을 사용하지 말 것을 강력히 권고합니다." 어떻게 이해해야 할 지에 대한 자세한 내용은 없지만, 특히 GM의 대규모 배터리 리콜(및 이와 유사한 ..

리튬이온을 구성하는 기본적인 구성요소를 알아봅니다. 리튬이온을 구성하는 4대 구성요소는 양극, 음극, 전해질, 분리막입니다. 한 가지라도 없다면 리튬이온 배터리의 역할을 할 수 없는 필수요소라고 할 수 있습니다. 1. 양극 ‘리튬이온’ 배터리는 리튬의 화학적 반응으로 전기를 생산하는 배터리죠. 그래서 당연히 리튬이 들어가게 되는데 그 공간이 바로 ‘양극’입니다. 하지만 리튬은 원소 상태에서는 반응이 불안정해서 리튬과 산소가 만난 리튬 산화물이 양극에 사용되는데요. 리튬 산화물처럼 양극에서 실제 배터리의 전극 반응에 관여하는 물질을 ‘활물질’이라고 부릅니다. 즉, 리튬이온 배터리의 양극에서는 리튬 산화물이 활물질로 사용되는 것이죠. 양극을 조금 더 자세히 살펴보면,양극의 틀을 잡아주는 얇은 알루미늄 기재에..

21년 전기차용 배터리 사용량 랭킹 최근 전기차용 배터리 사용량은 137.1 GWh(증가 144%)에 달했고 이중 92%는 승용차용 전기차량에 사용되었습니다. 중국 내수 판매에 힘이 대단하기 한가 봅니다. 전년대비 218% 나 상승한 CATL이 단숨에 1위에 랭크되었습니다. 이어 LG에너지솔루션이 2위에 위치하고 있는데 1, 2위의 약 6% 정도이며, 두 업체의 시장점유율이 54.2%에 이르고 있습니다. 규모의 경제를 앞세운 중국의 횡보가 눈에 띄게 증가하였으나 이에 대응해 LG에너지솔루션 역시 해외시장에 공격적인 투자로 향후 치열한 경쟁이 예상됩니다. 글로벌 xEV 배터리 출하 - 2021년 1월-7월 기준 CATL - 41.2 GWh (218% 증가) 점유율 30.0% LG화학 LG에너지솔루션 - 3..

LG에너지 설루션 파우치에 이어 원통형 배터리로 확장 LG에너지 설루션이 기존 주력 제품이던 파우치형에 이어 원통형 배터리 투자 속도를 높인다. 이 회사는 올 3분기까지 충북 오창공장의 원통형 배터리 생산능력을 25% 늘릴 예정인 것으로 확인됐다. 애초 연말까지 계획됐던 투자 계획을 앞당기는 것이어서 주목된다. LG에너지 설루션은 늘어난 생산능력을 토대로 '제2의 테슬라'로 불리는 미국 전기차 업체들에 배터리 공급을 확대해 경쟁 우위를 점하겠다는 목표다. 11일 업계에 따르면 LG에너지 설루션은 충북 오창공장의 원통형 배터리 생산라인 2기를 올 3분기까지 증설할 예정이다. 투자 규모는 수백억원 수준으로, 증설이 끝나면 오창 및 중국 난징공장의 원통형 배터리 생산능력은 기존 20 GWh(기가 와트시)에서 ..

기가 베를린에서 드디어 배터리 생산시작? 테슬라의 베를린 기가팩토리가 곧 가동을 시작할 것으로 보인 가운데, 테슬라는 10월에 첫 독일산 차량을 출시할 수 있기를 기대하고 있습니다. 독일 정부 역시 테슬라에 지원할 국가보조금 규모에 대한 논의에 들어간 상태이며, 독일 경제부 대변인은 2021년 말까지 테슬라에 대한 보조금 규모를 결정하겠다고 밝혔습니다. 보조금은 연초 유럽연합 집행위원회(EC)가 승인한 유럽 배터리 혁신(European Battery Innovation) 프로젝트에 나올 예정으로 이 프로젝트에 총 29억 유로(약 3조 9,812억 원) 상당의 자금이 투입되었다고 합니다. 아직까지는 테슬라에 지원될 구체적인 금액의 수준은 발표되지 않은 상태입니다. EC는 지난 2월 배터리 혁신 지원금 대상..

K 배터리 헝가리 전초기지 현황 헝가리와 폴란드는 지리적 입지 상 유럽의 완성차 업체와 협력 가능성이 매우 높은 국가입니다. 이미 LG에너지솔루션은 폴란드 브로츠와프에 대규모 투자를 진행하고 생산에 박차를 가하고 있는데요. 이와 동시에 떠오르는 국가가 바로 헝가리입니다. 헝가리는 폴란드와 마찬가지로 자동차 강국으로 꼽히는 독일이나 프랑스와 인접했기 때문에 근거리에서 저비용으로 핵심 시장을 공략할 수 있다는 지리적인 장점을 가지고 있습니다. 또한 헝가리 내에서도 외부 사업자와 협력이 가능하다는 유리함이 있는데요. 독일 벤츠, BMW, 아우디 등이 헝가리에 제조시설을 보유하고 있기 때문에 가능한 부분입니다. 국내 배터리 관련 기업만 진출한 것은 아닙니다. 일본의 분리막 업체 도레이나 중국 상해은첩(SEMCO..

안정성은 리튬인산철 배터리를 파우치형을 만들면 더 좋지 리튬이온 배터리는 크게 양극제 분리막 음극제 전해질 4가지로 구성됩니다. 그중 양극재의 성분에 따라 삼원계 혹은 리튬인산철로 구분하는데요. 배터리의 성능을 좌우하는 매우 한 요소입니다. 어떤 화학적 성분을 조합하는가에 따라 해당 배터리의 에너지 밀도를 좌우하기 때문입니다. 더욱이 배터리 원가를 좌우하는 요소이기에 더욱 중요할 수밖에 없는 것이죠. 요즘 같이 리튬이온 배터리의 화재사건으로 인한 리콜등으로 떠들썩한데 중국에서 만드는 리튬인산철 배터리는 화재가 안 난다고 해서 더욱 관심을 끌고 있는 것 같습니다. 그러나 사실만 놓고 보자면 리튬인산철 배터리 역시 화재위험성을 내포하고 있습니다. 근본적으로 리튬이온 배터리는 화재에 취약합니다만 그중에서도 3..