[리포트] 이차전지 3가지 마법의 가루(첨가제) 정리

어제에 이어 오늘도 이차전지 살펴보기

 

겹치는 내용도 있다

 

방향성은 동일한듯

 

하이투자증권에서 나왔던 아주아주 좋은 리포트

3가지 마법의 가루.pdf

7.74MB

 

 

최소한 향후 10년간은 지금의 리튬 배터리 구조가 대세일 것

-리튬 배터리는 양극과 음극간 리튬이온의 이동을 통해 화학에너지를 변환해 전기에너지를 만드는 장치

-리튬배터리를 이루는 4대 구성요소는 양극, 음극, 분리막, 전해액

 

1) 양극 : 리튬 배터리에서 배터리의 용량과 평균 전압을 결정

2) 음극 : 양극재에서 만들어진 리튬이온을 저장, 보관되는 환원 반응을 보였다가 방전시 리튬이 리튬이온으로 산화되어 빠져나오면서 외부 회로를 통해 전류를 흐르게 함

3) 분리막 : 배터리의 양극과 음극 사이에 존재. 양극과 음극을 오갈 수 있게 하고, 물리적 접촉은 막음(폭발 방지)

4) 전해액 : 양극과 음극간의 이온 이동을 가능케 하는 중간 매개체로 리튬이온의 원활한 이동을 돕는다

 

-차세대 배터리로 불리는 전고체 배터리는 실제 전기차에 적용되는 시기가 2027~2030년 이후일 것으로 전망

-전고체 배터리 상용화전까지는 리튬 배터리의 에너지 밀도를 높일 수 있는 여러 첨가제 시장이 가파르게 성장할 것

 

 

배터리 성능을 향상시키는 3가지 마법의 가루 1. 실리콘 음극활물질

-하이니켈 양극재에서 생성한 리튬 이온을 잘 받아줄 수 있게 하는 음극재의 변화도 필수

-음극활물질은 오래전부터 흑연이 가장 많이 사용됨

-최근엔 흑연의 뒤를 이을 소재로 손꼽히는 것이 실리콘

-흑연은 6개의 탄소 원자에 포위된 형태로 저장되어 있으며, 탄소는 6개의 원자에 1개의 리튬이온밖에 확보하지 못함

-실리콘은 5개의 원자에서 리튬이온 22개를 확보할 수 있어 효율적

현재 업계에서 사용 중인 실리콘 음극활물질 생산 기술 방식은 크게 3가지

1) 나노미터 크기 실리콘을 실리콘 산화물로 감싸기(대주전자재료)

2) 나노미터 크기의 실리콘 입자 표면을 탄소계 물질로 코팅하거나 배합(한솔케미칼이 상용화, 원천기술은 삼성sid&삼성종기원)

3) 나노미터 크기 실리콘을 합금과 급냉시켜 실리콘을 감싸기(다른 방법들보다 에너지 보관 능력 떨어짐)

 

 

 

배터리 성능을 향상시키는 3가지 마법의 가루 2-1 양극재용 CNT 도전재

-이차전지의 양극재, 음극재는 활물질과 바인더, 도전재로 구성되는데 도전재는 양극, 음극 내 전자 이동을 촉진시키는 역할을 함

-도전재는 전극에 소량만 사용되지만 리튬 이차전지의 성능을 향상시키는데 매우 중요한 역할을 함

-CNT는 전기전도도가 구리와 비슷하고, 열전도율은 자연계에서 가장 뛰어난 다이아몬드와 같으며, 강도는 철강보다 100배나 뛰어남

-양극재용 CNT도전재는 기존 도전재에 비해 전자 이동도가 높아 적은 양으로도 동일 성능을 구현할 수 있어 체적 에너지 밀도가 향상

-현재 리튬 배터리 양극재용 CNT 도전재를 상용화시킨 업체로는 전세계적으로 LG화학과 나노신소재 정도만 있음

 

 

배터리 성능을 향상시키는 3가지 마법의 가루 2-2 음극재용 CNT 도전재

-실리콘 음극재 팽창을 잡아주는 보완재로서 중요성 부각

-CNT가 실리콘 부피팽창의 완충작용을 하여 전극 수명 및 에너지 특성을 향상시켜줌

-현재 음극재용 CNT 도전재를 양산해 전기차용 배터리에 상용화한 업체는 아직까지 나노신소재가 유일

 

 

 

배터리 성능을 향상시키는 3가지 마법의 가루 3 신규 전해질과 전해액 첨가제

-전해액은 염(전해질), 용매, 첨가제로 이루어져 있음

-전해질은 배터리 수명과 안정성, 충방전 효율 개선과 밀접하게 연관

-LiDFOP(D전해질)도 첨가제 형태로 5% 첨가 되었을 때 효율이 가장 우수한데, 배터리 수명 향상, 출력 개선, 충전시간 단축, 고온 안정성 개선의 효과가 있다

-LiDFOP는 일본 화학업체가 특허를 보유하고 독점 생산하고 있는 제품이었으나, 국내 업체 중에서 천보가 상호 기술을 제휴하여 현재 생산중

 

 

 

마지막은 서플라이체인으로 마무리

 

LG화학 2차전지 4대 핵심소재 supply chain

 

SK이노베이션 2차전지 4대 핵심소재 supply chain

 

 

삼성sid는 표로 안나와있네..