리튬인산철 vs NCM 배터리, 엘지화학 테슬라 모델Y 배터리 전량 공급

중국 배터리 업계는 충격에 빠졌습니다.

중국 정부가 자국 기업이 생산한 배터리를 탑재한 전기차에만 보조금을 지급하는 배타적인 정책까지 써가며 지원에 나섰지만 LG화학의 기술력에 밀렸기 때문인데요.

이번 수주로 내년 LG화학의 중국 내 점유율이 상당히 높아질 것으로 예상되고 있습니다.

중국 전기차 배터리 시장에선 CATL(올해 상반기 기준 48.3%)과 BYD(14.0%)가 압도적인 점유율을 차지하고 있습니다.

작년말부터 중국산 테슬라 모델3에 배터리를 납품하고 하고 있는 LG화학은 9.5%의 점유율로 3위입니다.

여기에 모델Y 납품물량이 추가되면 BYD를 제치고 CATL에 이어 중국 시장 2위로 선점할 수 있습니다.

 

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LFP  리튬인산철 계열 배터리

LFP는 리튬인산철의 영문명 Lithium iron phosphate 로써 철의 분자구조가 Fe 이기 때문에 Iron의 I를 쓰지 않고 LFP라는 명칭을 관용적으로 사용합니다.

밀도가 높아 효율이 좋은 코발트를 사용하는 배터리로

리튬 전지에서 코발트는 희소금속으로 매장량이 많지 않아

가격이 매우 비싼편입니다.

싸면서 성능이 동일한 수준의 재료를 찾다보니 철을 이용하게 된 배터리로

층상구조가 아닌 올리빈 구조를 하고 있는데 안정적이며 코발트를 사용한 것과 다르게

리튬 이온이 빠져 나가도 결정구조가 연화되는 현상이 적어 수명이 아주 긴 특징이 있습니다.

정격 전압은 3.5V 대로 코발트를 사용한 것보다 낮지만 용량은 비슷한 수준입니다.

단점으로는 충전이 리튬이온이 빠져나가는 확산 속도가 아주 낮고 전기 전도성이 낮은점이 있어,

이 양극 재료의 단점을 보완하기 위하여 나노 사이즈로 더욱 작게 만들어 표면적을 넓혀 확산 문제를 보완하고

전도성이 좋은 물질을 혼합 합성하여 전도성을 증진시키는 노력이 필요합니다.

이 LFP는 층상구조가 아닌 구조로 통상적으로 올리빈 구조라고 하는데 결정구조가 LCO와 다릅니다.

LFP는 그 구조상 LCO와 다르게 리튬이온이 빠져나가도 결정구조가 열화되는 현상이 적기 때문에 수명이 아주 긴것이 특징입니다.

또한 구조적 안정성 때문에 리튬이온배터리로 제작하였을때 배터리또한 안전성이 높아지죠.

정격전압은 3.5V 대로 LCO보다 낮지만 용량은 비슷한 수준입니다.

하지만 단점으로는 충전이 리튬이온이 빠져나가는 확산 속도가 아주 낮고 전기 전도성이 낮아 단점개선이 시급한 문제 입니다. 이양극재료의 단점을 보완하기 위하여 나노 사이즈로 더욱 작게 만들어 표면적을 넓혀 확산문제를 보완하고 전도성이 좋은 물질을 혼합하여 합성하여 전도성을 증진시키려는 노력들이 이루어 지고 있습니다.

LCO(Lithium Cobalt Oxide, LiCoO2) - 리튬산화코발트 계열 배터리

아주 오래 전부터 리튬이온 배터리에 사용된 물질로 이미 오래 전부터 연구되어 있습니다.

현재 배터리 시장의 대부분을 차지 하고 있습니다.

층상 구조를 가지고 있고 전류를 통하면 충전과 방전 과정에서 산화환원 가역 반응을 하는 물질입니다.

공칭전압 3.7V에 정격 용량이 g당 약 150mA 수준으로 물질의 밀도가 높아 동일한 부피에 많은 전기 에너지를 담을 수 있습니다.

전류를 통하면 충전과 방전 과정에서 산화환원 가역반응을 하는 물질입니다.

장점으로는 아주 오래전부터 리튬이온 배터리에 사용된 물질로 이미 오래전부터 연구되어 왔고 또한 현재 배터리 시장을 대부분 차지한다는 것입니다.

공칭전압 3.7V에 정력용량이 g 당 약 150mA 수준으로

물질의 밀도가 높아 배터리의 부피가 즉 사이즈가 정해져있을때 많은 양을 넣는 것이 가능하여 동일한 부피를 갖는 배터리 임에도 전기 에너지를 많이 담을 수 있게 하는 즉 에너지 밀도 개념이 훌륭한 물질 입니다.

삼원계 배터리

기본적으로 니켈 과 코발트를 합성하여 만드는 LCO에 추가로 다른 원소를 합성하여 만든 것으로

세가지 원소가 들어가서 삼원계라고 칭합니다.

- NCA : 니켈코발트알루미늄

대용량 배터리를 제조하는데는 적합하지만 가능한 충,방전 회수가 수백번 정도 밖에 쓰이지 못합니다.

- NCM : 니켈코발트망간

대용량 배터리 제조에도 무리가 없으며 수천번 충,방전이 가능합니다.

 

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