이차전지
사용 후 충전하여 재사용이 가능한 배터리를 이차전지라 하며,
외부의 전기 에너지를 화학 에너지의 형태로 바꾸어 저장해 놓고 재사용 하는 전지 입니다.
재사용이 불가능한 일차 전지보다 경제적이고 친환경적이다.
이차전지의 종류
이차전지는 보통 납충전지, 니켈 충전지, 리튬이온전지 등으로 나누며,
최근 주식시작에서 이슈가 되는 내용은 충전지의 종류 라기보단
이 충전지 중 리튬이온배터리를 구성 하는 소재의 이슈 입니다.
리튬이온배터리의 소재
리튬이온배터리는 양극재,진해액,분리막,진해액,음극재 순으로 구성 되어 있습니다.
- 양극재 : 배터리의 용량과 평균 전압을 결정
- 진해액 : 이온이 원활하게 이동하도록 돕는 매개체
- 분리막 : 양극재와 음극재의 접촉을 차단 하는 차단막
- 음극재 : 배터리 충전 속도와 수명을 결정
이 중 양극재와 음극재에 대해 알아보겠습니다.
양극재
양극재는 배터리의 용량과 출력등을 결정 하는 핵심소재로 생산원가의 40%를 차지한다.
양극재는 배터리 성능을 결정하는 중요한 요소이며, 에너지 밀도를 올리기 위해서는 양극활물질의
에너지밀도를 최대로 높여야 하는데 배터리로서 적합한 성능을 내는 양극활물질로는
니켈, 망간, 코발트, 알루미늄 이 있습니다.
양극재는 이둘 물질을 적당한 비율로 섞어 만드는데 크게 두종류의 양극재가 시장을 주도 하고 있습니다.
NCM - nickel cobalt manganese
NCA - nickel cobalt aluminum
양극재에 따라 배터리가 분류 되는데요.
리튬 코발트 산화물, 리튬 망간 산화물 그리고 지금 이슈 되고 있는
니켈-코발트 다원계 (삼원계), 리튬인산철(LFP) 이렇게 분류가 됩니다.
모든것을 알 수 없으나, 현재 주식시장에서 이슈가 되는
삼원계 또는 다원계 양극재와 LFP라고 하는 리튬인산철에 대해 알아보도록 하겠습니다.
그리고 음극재중 실리콘 음극재에 대해서도 조금 작성해보록 할께요.
-삼원계 양극재
양극재로 리튬과 다종의 전이금속으로 구성된 산화 화합물을 사용하는 배터리 입니다.
삼원계라 불리는 이유는 주 재료가 니켈, 코발트, 망간으로 이루어져 있는데,
각, 니켈은 용량을 담당하고 코발트는 수명을 담당하며, 망간은 안정성을 담당하게 됩니다.
여기에 알루미늄이 추가 되면서 출력을 더 높힐 수 있게 되었습니다.
현재로썬 에너지 용량과 출력면에서 가장 우수한 품질이라고 할 수 있겠습니다.
아직도 니켈(용량)을 높히는 연구가 계속해서 활발히 이뤄지고 있습니다.
관련주는 LG에너지솔루션, 에코프로비엠, 앨엔에프, 하이니켈 등이 있습니다.
-리튬인산철 (LFP)
말 그대로 리튬인산철을 사용한 배터리 입니다.
리튬인산철 배터리는 가격이 비싼 코발트와 니켈을 사용하지 않아 가격이 저렴하여,
시장에서 주목받고 있습니다. 또한, 일반 리튬이온 전지보다 폭발 화재의 워험성이 낮습니다.
그리고 충방전 수명도 매우 길다는 장점이 있으나, 단점으로는 에너지밀도가 이온전지보다
많이 떨어지고 평균 전압또 한 낮으며, 배터리 제어면에서도 까다로운게 단점입니다.
하지만 납축전지에 비교해서는 에너지 밀도, 충전 속도, 수명 등 여러면에서는 우수 합니다.
리튬인산철도 합선 셀파손 등으로 과열이 일어날 수는 있습니다.
다만 일반 리튬이온전지는 열폭주로 1000도 이상 올라가는 반면,
리튬인산철은 사용하게 되면 400도 정도까지만 올라가게 되어 열폭주에 있어
유리 한 부분이 있습니다.
에너지 밀도가 낮은 반면, 비용이 매우 저렴합니다.
하지만 배터리를 탑재할 충분한 공간이 있는 전기버스 등에서 현재는 주로 사용
되고 있고, 1회 충전거리 400km 이하에만 적용이 가능한 상황 입니다.
관련주는 앨엔에프, 천보, 씨아이에스, 코윈테크, 아모그린텍, 세방전지, EG
등이 있습니다.
음극재
음극재는 탄소계, 리튬 메탈, 실리콘 음극재로 분류 됩니다.
이 중 탄소계는 우리가 알고 있는 흑연을 사용한 음극재 이며, 매우 저렴하고
넓은 용량을 가지고 있습니다. 이 중 현재 주식사징에서 떠오르는 키워드는
실리콘 음극재 입니다.
-실리콘 음극재
단어 그대로 실리콘을 활용한 음극재 이며, 흑연보다 10배 가까운 수준의
용량을 성능을 보인다고 합니다.
하지만 부피 수축/팽창이 너무 큰 단점을 가지고 있어서 적용되기까지는
꽤 긴 시간이 필요해 할 것으로 보이지만
현재는 나노 와이어의 형태로 만들어서, 첨가제로 사용하는 방안이
상용되고 있으니, 실리콘음극재 또 한 조만간 배터리에 크게 활용 되지 않을까 싶네요.
끝으로, 앞으로는 배터리의 충전 인프라와, 폐배터리 재활용에 대한 키워드가
지속적으로 인기가 있지 않을까 조심스럽게 예측 해봅니다.
전기차가 많이지고 기존 내연기관차를 대체 하려면, 충전 인프라가 충분히 확보되어야 하는데
이런 과정에서 전기송전에 있어 필수 소재인 구리 관련 사업 또는 구리관련 채굴에 있어 관련된
종목들도 눈여겨 보면 좋지 않을까 싶습니다.
폐배터리 재활용에 있어서는 기존 삼원계 배터리에서 재활용이 활발 할 것으로 에상되며
리튬, 코발트, 니켈 등을 추출할 수 있는 기술을 가진 업체들을 발굴 해보는것이 좋을 것 같네요.
반면에 리튬인산철(LFP) 배터리 재활용 기술은 아직 상용화되지 못했으며,
재활용 하기에는 리튬 외에는 값어치가 없는 소재들이 대부분이라 사실상 LFP 재활용 사업은
사업상 가치가 없지 않나 라고 판단 될 수 있겠습니다.
