2차 전지 관련 용어

 

 

* 출처: 에코프로머티 투자설명서에 나온 2차전지 용어정의

https://dart.fss.or.kr/dsaf001/main.do?rcpNo=20231107000258

전구체 (Precursor)	- 어떤 물질대사나 화학반응 등에서 최종적으로 얻을 수 있는 특정물질이 되기 이전단계의 물질 - 통상 이차전지 산업 내에서는 양극재가 되기 이전 양극재의 원료가 되는 물질을 의미하며, 리튬이온 이차전지 내에서는 니켈, 코발트 및 망간 등이 사용
금속복합침전물 (Metal composite precipitate)	- 폐양극재 또는 폐이차전지 내 포함된 다양한 금속이 침출형태로 형성되는 고체 덩어리로 황산화과정을 거쳐 전구체의 원재료로 사용 - 통상 MCP로 불림
혼합수산화침전물 (Mixed hydroxide precipitate)	- 광산에서 채굴되는 고체 덩어리로 황산화과정을 거쳐 전구체의 원재료로 사용 - 통상 MHP로 불리며, 주요 성분에 따라 Ni-MHP (니켈MHP), Co-MHP (코발트MHP) 등으로 나뉨
니켈브리켓 (Nickel briquette)	- 건빵모양의 합금용 니켈 - 분말 상태의 니켈파우더를 압착시켜 브리켓 형태로 만든 것이며 가공성이 뛰어남
니켈파우더 (Nickel powder)	- 니켈순도 99% 이상이며 입자크기가 10㎛ 이하인 고운 분말형태 - 니켈브리켓과 유사한 목적으로 사용
LCO 이차전지 (Li-Co-Ox battery)	- 리튬 및 코발트 산화물로 구성된 양극재 탑재 - 가장 초기 형태의 이차전지로 소형 이차전지가 주를 이루어 스마트폰 등 소형 전자기기에 주로 채용되나, 높은 단가와 낮은 에너지 밀도로 인해 EV에 탑재되는 중대형 이차전지에는 적합하지 않음
NCM 이차전지 (Ni-Co-Mn battery)	- 기존 LCO에 니켈과 망간을 추가한 양극재 탑재 - EV용 중대형 이차전지가 주를 이루며 에너지 밀도를 높이는 니켈 함량을 극대화하고 값비싼 코발트는 줄여 원료가격 변동에 따른 충격을 최소화하는 방향으로 개선 중(High-Ni NCM 이차전지) - 한국계 이차전지 3사(에스케이온, 삼성에스디아이, 엘지에너지솔루션)가 주력으로 삼고 있는 종류
NCA 이차전지 (Ni-Co-Al battery)	- 기존 LCO에 니켈과 알루미늄을 추가한 양극재 탑재 - 니켈 비중이 높아 에너지 밀도가 높지만 안정성 문제로 인해 소형 원통형 이차전지가 주를 이뤘으나, 최근에는 중대형 이차전지에도 점차 적용되는 추세 - 삼성에스디아이와 일본 Panasonic이 주로 사용하고 있는 종류
NCMA 이차전지 (Ni-Co-Mn-Al battery)	- 기존 NCM에 알루미늄을 추가한 양극재 탑재 - 니켈 함량은 90% 수준으로 유지하는 가운데 알루미늄을 추가해 코발트를 5% 이하로 낮춰 가격경쟁력을 갖춘 형태 - 엘지에너지솔루션이 초기 생산단계이며 미 GM과 공동개발하는 이차전지에 제한적 탑재 예상
LFP 이차전지 (Li-Fe-Po battery)	- 기존 LCO에서 코발트 대신 인산 및 철이 추가된 양극재 탑재 - 코발트 등 고가 금속이 포함되지 않기 때문에 가격경쟁력이 뛰어나고 안정성 확보가 용이하나, 에너지 밀도가 낮다는 단점으로 인해 저가형 EV에 탑재되는 이차전지에 제한적으로 채용 중 - 중국계 이차전지 업체가 주력으로 삼고 있는 종류
LMO 이차전지 (Li-Mn-Ox battery)	- 기존 LCO에서 코발트 대신 망간이 추가된 양극재 탑재 - 값싼 망간을 추가하여 가격경쟁력과 안정성이 뛰어나나, 에너지 밀도가 낮음(LFP와 유사)
NMX 이차전지 (Ni-Mn-X battery)	- 기존 NCM에서 가격부담이 높은 코발트를 제거한 코발트 프리(Cobalt-free) 이차전지 - 일반적으로 니켈과 망간을 일정비율로 혼합해 제조하며, NCM 대비 가격은 유사하거나 다소 낮은 대신, 에너지 밀도는 약간 낮음 - 중국계 이차전지 업체가 일부 양산을 시작했으며 국내에서도 LFP 이차전지에 대응해 삼성에스디아이 등이 개발 중
OLO 이차전지 (Over-Lithiated Ox battery)	- 니켈과 코발트 함량을 줄이고 리튬과 망간의 함량을 극대화한 양극재 탑재 - NCM 대비 이론용량은 다소 높으나, 수명이 취약한 단점을 가지고 있음. 가격 면에서 LFP와 경쟁이 가능한 수준 - 중국계 LFP 이차전지에 대응해서 개발 중
하이니켈 이차전지 (Ni-rich battery)	- NCM 계열 이차전지에서 코발트 비중은 낮추고 니켈 비중은 최대한 끌어올린 리튬이온 이차전지 - 에너 지밀도를 극대화하여 EV의 주행거리 이슈를 획기적으로 개선함에 따라, 향후 EV용 중대형 이차전지의 주력이 될 것으로 예상 - 한국계 이차전지 3사가 기술개발에 앞서 있으며, 북미ㆍ유럽 완성차 모델에 주로 탑재
단결정 / 다결정 (Single / Poly-crystalline)	- 이차전지 내 양극의 입자구조에 따라 단결정과 다결정으로 분류 - 일반적으로 양극재는 알루미늄 극판 위 분말 형태로 코팅하여 압연하는 과정을 거치는데, 이차전지 사용 과정에서 다결정 양극재는 각종 부반응으로 인한 잔해물과 불순물로 이차전지 수명 감소 - 현재, 기술적 난이도로 인해 다결정 구조가 주류이나, 단결정 구조 비중이 높아질 것으로 예상
대립경 / 소립경 (Large / Small-particle)	- 전구체 내 입자 크기에 따라 10-20㎛ 이상이면 대립경, 5㎛ 이하이면 소립경으로 분류 - 입자의 크기가 작을수록 이차전지 밀도가 높아지고 출력이 향상되나, 기술적 난이도가 높아 일반적으로 대립경과 소립경을 혼합하여 사용하고 있음(Bi-modal)
이차전지 (Secondary battery)	- 화학적 에너지를 전기 에너지로 변환시켜 외부의 회로에 전원을 공급하기도 하고, 방전되었을 때 외부의 전원을 공급 받아 전기적 에너지를 화학적 에너지로 바꾸어 전기를 저장할 수 있는 전지이며, 충전을 통해 다회 사용할 수 있는 전지
리튬이온 이차전지 (Lithium-ion battery)	- 이차전지의 일종으로 방전 과정에서 리튬이온이 음극에서 양극으로 이동하는 이차전지 - 리튬이온 이차전지는 에너지 밀도가 높고 기억효과가 없으며, 사용하지 않을 때에도 자가방전의 정도가 작기 때문에 EV, 휴대폰, 노트북, 전동공구 및 ESS 등에 주로 사용됨 - 단, 제조 결함이나 사용 부주의에 따른 폭발 위험이 존재하며, 사용 환경에 따라 수명이 짧아지는 단점 존재
양극재 (Cathode)	- 리튬이온 이차전지에서 방전 시 리튬이온을 저장하는 역할 - 양극재는 리튬산화물로 구성된 활물질에 소량의 도전재를 넣어 전도성을 높이고, 바인더를 넣어 이들을 잘 붙을 수 있게 만든 후(합제), 이를 얇은 알루미늄 기재 양면에 고정시키는 형태로 제작
양극활물질 (Cathode active material)	- 전자를 받아 양이온과 함께 자신은 환원되는 물질 - 양극활물질에 따라 저장되는 전자의 수가 달라지기 때문에 이차전지의 용량과 전압에 직접적인 영향을 미침
음극재 (Anode)	- 이차전지 충전 시 양극에서 방출되는 리튬이온을 가역적으로 흡수, 방출하면서 외부회로를 통해 전류를 흐르게 하는 역할 수행 - 음극재는 구리기재(동박) 위에 음극활물질이 입혀진 형태
음극활물질 (Anode active material)	- 양극에서 나온 리튬이온을 저장, 방출함으로써 전기를 발생시키는 역할 - 원활한 이온 전도율, 리튬이온을 다량으로 저장할 수 있는 대용량과 큰 출력, 긴 수명, 구조적 안정성, 낮은 전자 화학 반응성, 저렴한 가격 등을 두루 갖추어야 함 - 상기와 같은 특성을 두루 갖춘 흑연, 그 중에서도 천연흑연이 주로 사용되며 인조흑연으로 대체되는 추세
분리막 (Separator)	- 이차전지 내 양극과 음극의 직접적인 접촉을 차단하여 전기적 단락을 방지하고, 리튬이온의 이동통로를 제공하는 필름 형태의 폴리올레핀 계열 미세다공성막 - 현재 리튬이온 이차전지에 주로 사용되는 분리막은 폴리에틸렌을 원료로 하는 습식 분리막과, 폴리프로필렌을 원료로 하는 건식 분리막 존재
전해질 (Electrolyte)	- 양극과 음극 사이 리튬이온이 원활하게 이동할 수 있도록 매개체 역할 - 리튬이온의 원활한 이동을 위해 이온 전도도가 높은 물질이 주로 사용, 주로 염, 용매 및 첨가제로 구성되며 종류에 따라 리튬이온의 움직임이 달라질 수 있음
이차전지셀 (Battery cell)	- 전기에너지를 충전 및 방전해 사용할 수 있는 리튬이온 이차전지의 기본 단위 - 양극, 음극, 분리막 및 전해질을 특정 모형의 알루미늄 케이스에 넣어 제조
이차전지모듈 (Battery module)	- 복수의 이차전지셀을 모아둔 형태 - 외부 충격으로부터 보호를 위해 하나로 묶어 프레임에 탑재
이차전지팩 (Battery pack)	- EV에 장착되는 이차전지시스템의 최종 형태 - 이차전지 모듈 6-10개에 BMS 및 냉각시스템 등 각종 제어 및 보호시스템 장착을 통해 완성
이차전지 관리 시스템 (Battery management system)	- 이차전지를 최적으로 관리하여 에너지효율을 제고하고 수명을 연장하기 위한 시스템 - 이차전지의 전압, 전류 및 온도를 실시간으로 모니터링하여 관리할 수 있으며, EV 분야에 적용되어 주행거리 증가를 위한 핵심요소로서 중요성이 높아지고 있음
셀투팩 (Cell-to-pack, CTP)	- 이차전지모듈을 생략해 이차전지셀에서 바로 이차전지팩으로 이어지게 하는 설계기술 - 이차전지모듈을 생략함에 따라 공간을 더 확보하면 에너지 밀도를 높이고 부품개수는 줄여 비용절감 가능
셀투섀시 (Cell-to-chassis, CTC)	- 이차전지셀과 섀시를 직접 결합하는 패키징 기술 - EV 내 이차전지셀, 모터, CD 및 온보드차저까지 모두 통합할 수 있으며, EV의 동력분배를 최적화하고 전력소모를 낮추어 주행거리를 획기적으로 연장 가능
전고체 이차전지 (Solid-state battery)	- 이차전지 4대 소재 중 전해질이 고체 상태인 이차전지 - 액체 상태인 전해질 대비 온도 변화나 외부 충격으로부터 위험성이 낮으며, 기존 액체 전해질 채용 시 탑재되었던 안전장치 및 부품 대신 활물질을 탑재할 수 있어 에너지의 밀도가 월등히 높음
리튬메탈 이차전지 (Lithium-metal battery)	- 리튬이온 이차전지의 음극재인 흑연이나 실리콘을 리튬메탈로 대체한 이차전지 - 에너지 밀도를 1,000Wh/L 이상으로 높일 수 있어 기존 리튬이온 이차전지 대비 2배 가량 효율적이고, 주행거리 확대나 차량 경량화에 따른 에너지 절감 가능
xEV (Electric vehicle)	- 전기를 동력으로 사용하는 자동차 - 종류로는 BEV, HEV 및 PHEV 등이 존재
BEV (Battery electric vehicle)	- 내연기관엔진 없이 리튬이온 등 이차전지에 전기를 충전해 모터를 작동시켜 운행하는 순수한 형태의 EV - 충전된 전기에너지만으로 구동됨에 따라 이산화탄소 등 배출가스가 전혀 발생하지 않아 EV 중 가장 친환경적인 형태 - 내연기관이 불필요하고 전기모터만 장착함에 따라 자동차 구조를 단순화할 수 있음
HEV (Hybrid electric vehicle)	- 내연기관엔진과 전기모터를 함께 사용하나, 이차전지를 별도로 충전하지 않는 형태 - 정상 주행 시 내연기관엔진을 주로 사용하고, 시동을 걸거나 고속주행 등 더 큰 출력이 필요한 경우 전기모터를 보조로 사용하는 방식
PHEV (Plug-in hybrid vehicle)	- 가정용전기나 외부 전기콘센트에 플러그를 꽂아 충전한 전기로 주행하고 전기가 모두 소진되면 내연기관엔진으로 운행하는, 내연기관엔진과 전기모터를 동시에 사용하는 형태 - 내연기관엔진을 여전히 사용해 탄소제로의 완벽한 대안은 될 수 없지만, 과도기적 형태로 인식
내연기관차량 (Internal combustion engine)	- 내연기관을 동력으로 하는 자동차의 총칭으로 가솔린기관차와 디젤기관차로 분류 - 현재 디젤기관차가 대부분을 차지하고 있으며, 동력전달방식으로는 액체식, 전기식 및 기계식 등이 존재
수소전기차 (Fuel cell electric vehicle)	- 동력의 연료로서 수소를 사용하는 차량 - 수소를 연료로 하는 연료전지(Fuel cell)을 탑재하여 전기를 생산하여 이를 바탕으로 모터를 구동 - EV 대비 주행거리 등 에너지 효율도에서 우수하나, 높은 연료전지의 가격, 기반 인프라의 부족 등으로 인해 보급이 더딤
에너지저장시스템 (Energy storage system)	- 발전소에 과잉생산된 또는 신재생에너지 동력을 바탕으로 발전한 전력을 저장했다가, 일시적으로 전력이 부족할 때 송전하는 저장장치이며, 일반적으로 수백kWh 이상의 전력을 단독으로 저장하는 시스템을 ESS로 인식 - 저장방식에 따라 물리적 방식과 화학적 방식으로 구분