전기차 배터리 제조에 사용되는 주요 소재는 배터리의 성능, 안정성, 효율성에 큰 영향을 미칩니다. 리튬이온 배터리를 기준으로, 핵심 소재는 양극재, 음극재, 분리막, 전해질로 나뉩니다. 아래에서 각 소재의 역할과 특징을 설명합니다.
1.양극재
구성 요소: 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn), 알루미늄(Al) 등의 금속 산화물.
역할: 배터리의 에너지 밀도와 용량을 결정하는 핵심 소재로, 리튬 이온의 저장과 방출을 담당합니다.
종류:
- NCM(니켈-코발트-망간): 높은 에너지 밀도를 제공하며, 전기차 배터리에 널리 사용됨
- NCA(니켈-코발트-알루미늄): 테슬라 등에서 사용하며 에너지 밀도가 높음
- LFP(리튬-철-인산): 안전성과 수명이 뛰어나며 가격이 저렴하지만 에너지 밀도가 낮음
양극재 제작 업체 : 에코프로BM, 포스코퓨처엠, 엘앤에프, 코스모신소재, LG화학
2. 음극재
구성 요소: 주로 흑연(Graphite) 또는 실리콘(Si) 기반 물질.
역할: 리튬 이온을 저장하고 방출하는 역할로, 충전 속도와 수명에 영향을 미칩니다.
특징:
- 흑연은 안정적이고 경제적이지만 에너지 밀도가 낮습니다.
- 실리콘은 흑연보다 더 많은 리튬 이온을 저장할 수 있지만 팽창 문제가 있어 보완 기술이 필요합니다
음극재 제작 업체 : 포스코퓨처엠, LG화학
3. 분리막
구성 요소: 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등 절연 특성이 뛰어난 고분자 소재.
역할: 양극과 음극이 직접 접촉하지 않도록 물리적으로 분리하면서 리튬 이온의 이동을 허용합니다.
특징:
- 건식 분리막: 제조 공정이 간단하며 ESS와 같은 대형 배터리에 적합
- 습식 분리막: 기계적 강도가 높고 얇아 고용량 전기차 배터리에 주로 사용됨
분리막 제작 업체 : SKIET
4. 전해질
구성 요소: 유기 용매(탄산에틸렌 등)와 리튬염(LiPF6).
역할: 리튬 이온이 양극과 음극 사이를 이동할 수 있도록 돕는 매개체입니다.
특징:
액체 전해질이 일반적이나, 고체 전해질(Solid Electrolyte)은 안전성과 에너지 밀도를 높이는 차세대 기술로 주목받고 있습니다
전해질 제작 업체 : 동화기업, 솔브레인
5. 기타 첨단 소재
- 나노활성탄소 및 세라믹 코팅 분리막: 안전성과 내구성을 강화하기 위해 사용됨
- 금속-공기 배터리에 사용되는 알루미늄 및 아연 등은 차세대 배터리 연구에서 주목받고 있음
전기차 배터리는 이러한 소재의 조합과 기술 개발에 따라 성능과 안정성이 크게 좌우됩니다. 제조사들은 비용 절감과 환경친화성을 고려하여 최적의 소재를 선택하고 있습니다.
