LG화학의 2차전지

2011/05/30 17:00

개요
LG화학의 2차전지는 크기에 따라 소형, 그리고 중대형 전지로 나누어진다. 소형전지는 다시 리튬이온전지, 리튬이온폴리머전지로 분류된다. 리튬이온전지의 경우, 반복충전과 방전에 따른 기억효과가 없고 에너지 밀도, 그리고 작동 전압이 높다는 장점이 있고 안정적이어서 일상에서 자주 접하는 랩탑 컴퓨터, 휴대폰 등 모바일 기기에 적용된다. 리튬이온폴리머전지는 유연한 폴리머로 구성되어 여러가지 모양으로 만들 수 있고 에너지 밀도가 높아 가벼운 전지를 만들 수 있다. 중대형전지는 출력이 높고 용량이 크기 때문에 폭넓은 분야에 응용되기 좋다. 에너지밀도가 높고, 전해질 누출 위험이 없으며 임피던스가 낮다는 장점도 있다. 주목받고있는 전기자동차, 하이브리드 자동차 뿐만 아니라 다양한 로봇들에도 이용가능하다.
 

LG화학에서 생산한 크기 180cm, 무게 180kg, 전력량은 16kWh 인 망간계 양극재를 사용한 리튬이온폴리머 배터리가 전기자동차인 '시보레 볼트'에 장착되는데,  이 배터리는 캔 형태가 아닌 파우치 형태여서 폭발위험이 없고, 표면적이 넓으므로 열을 방출하는데 유리해 배터리 수명이 길다고 한다.


                                     쉐보레 볼트에 쓰이는 배터리 (사진출처: 네이버 블로그)

 

전기자동차에 리튬이온 전지를 적용하기 위해서는 안전성이 확보되어야 하는데, LG화학이 생산하는 전기자동차용 전지에는 코발트계가 아닌 망간계 야극재, 그리고 안전성을 강화한 세라믹 코팅 분리막을 적용하여 안전성을 높였다고 한다. 여기에 능동형 제어를 이용한 안전장치를 갖추어 추가적인 대비를 했다고 한다.

리튬이온전지의 원리
리튬이온전지는 양극,음극과 이튬이온을 두 전극간에 전달할 수 있는 물질로 이루어진다. 전지가 충전, 방전됨에 따라 리튬 이온이 음극과 양극 사이를 드나들며 작동하게 된다(rocking chair principle). 방전중에는 리튬 이온들이 음극에서 양극으로 이동하며 전류를 흐르게 하고, 충전붕에는 외부의 전력원이 전지보다 높은 전압을 공급하여 방전시와는 반대 방향으로 전류가 흐르게 한다. 이에 따라 리튬이온들이 양극에서 음극으로 이동하며 충전되게 된다. 이는  리튬 금속2차 전지의 작동원리와 다르며, 충전 방전에 따른 양극과 음극 물질의 변화가 없기 때문에 더욱 안전하다고 한다. 리튬이 물과 격렬히 반응하므로, 전해질로는 물 이외의 용액이 사용된다.

리튬이온폴리머전지의 원리
리튬이온전지에서 양극과 음극사이의 분리막은 전극을 분리하는 역할을 한다. 리튬이온폴리머전지에서 분리막은 전극 분리 및 이온 전도역할을 한다. 즉, 전해질 역할이 추가되는 것이다. 리튬이온폴리머전지는 전극재료 및 분리막의 종류에 따라 몇 가지로 나눌 수 있다.


전지의 형태
리튬이온을 이용하는 전지는 외형에 따라 세 가지 형태로 나누어 볼 수 있다.


Pouch 형태 전지는 케이스가 없어 에너지 밀도가 가장 높다. 그러나 전지 충전 레벨이 높을 경우에 배터리의 팽창을 막기 위한 외부 수단이 필요하다.

요약
모바일 기기에 적용되는 전지보다 용량이 큰 중대형 2차전지는 무게가 적고 용량이 크며 안전성이 확보되어야 하는데 LG화학은 여러 가지 기술개발을 통해 성능을 인정받아 업계를 leading하고 있는 것으로 보인다. 앞으로도 계속 소형 2차전지 및 중대형 2차전지 시장을 주도하는 기업이 되길 빈다.


참고자료
[일류기술 열전] LG화학 전기자동차용 전지
LG화학, 美 GM에 전기자동차용 배터리 단독 공급
LG화학

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