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2차전지 음극재 인조흑연 생산 공정 정리, 소재와 장비까지

리튬이온 배터리의 구성 요소인 음극재는 리튬의 저장과 방출을 담당하는 핵심 소재이며, 그 중에서도 인조흑연은 높은 에너지 밀도와 긴 수명, 안정성 측면에서 주목받고 있습니다. 이번 포스팅에서는 인조흑연이 무엇인지, 어떻게 만들어지는지, 그리고 어떤 구조적 특성과 기술적 강점을 가지는지를 다뤄보고자 합니다.       인조흑연(Synthetic Graphite)     리튬이온 2차전지의 음극재로 사용되는 흑연은 크게 천연흑연과 인조흑연으로 구분됩니다. 천연흑연은 자연에서 채굴된 광석을 정제하여 사용하며, 결정성이 우수하고 비용이 저렴하다는 장점이 있지만, 입자 형태가 균일하지 않고 구조적 안정성이 떨어지는 단점이 있습니다.        반면 인조흑연은 석유계 피치 또는 침사 등의 탄소질 전구체를 고온 열..

전기차(EV)의 핵심 부품인 배터리는 차량의 성능과 주행거리를 결정하는 중요한 요소입니다. 배터리 제조는 복잡하고 정밀한 과정을 거치며, 품질과 안전성을 확보하기 위해 다양한 단계에서 철저한 관리가 이루어집니다. 이번 포스팅에서는 전기차 배터리의 제조 공정을 단계별로 상세히 살펴보겠습니다.        EV 배터리 제조 공정 순서         1) 재료 준비 배터리 제조의 첫 단계는 양극, 음극, 전해질 및 분리막 등의 주요 소재를 준비하는 것입니다. 어떤 소재를 사용하는지에 따라 배터리의 성능과 특성이 달라지며, 양산 시에는 재료의 순도 및 혼합 균일성을 확보하는 것이 중요합니다. - 양극재: NCM(니켈-코발트-망간), NCA(니켈-코발트-알루미늄), LFP(리튬인산철) 등의 합성 및 분쇄 - 음극..

이차전지의 핵심 소재 중 하나인 양극재(cathode material)의 제조 공정에 대해 다뤄보겠습니다. 양극재는 배터리 성능을 결정하는 중요한 요소이며, 특히 리튬이온 배터리의 출력, 에너지 밀도, 수명, 안정성 등에 직접적인 영향을 미칩니다. 양극재를 만들기 위해서는 전구체(precursor)라는 중간 물질을 기반으로 리튬을 첨가한 후, 소성(sintering)이라는 고온 열처리 과정을 거쳐 최종적인 결정 구조를 형성해야 합니다. 이 과정이 제대로 수행되지 않으면, 배터리의 성능이 저하되거나 충방전 과정에서 열화(degradation)가 빠르게 진행될 수 있습니다.         양극재 제조 공정 순서     (1) 리튬 원료 혼합 - 전구체(Precursor Material)와 리튬 원료(Li₂C..

이차전지의 전구체(precursor)는 양극재를 제조 하기 위한 물질로 전구체의 특성과 품질에 따라 양극재 및 배터리의 성능(용량, 수명, 안정성 등)이 달라집니다. 전구체의 뜻과 종류, 그리고 전구체의 특성을 결정하는 요소에 대해 알아봅시다.         전구체(前驅體, precursor)의 정의와 양극재 전구체의 역할       전구체란 어떤 화학반응 등을 통해 특정 물질을 만들려고 할 때, 최종적으로 얻을 수 있는 특정 물질이 되기 바로 이전 단계의 물질을 의미하며 전구 물질이라고도 합니다. 리튬이온 배터리에서 전구체는 양극재의 원료가 되는 물질로 니켈(Ni)·코발트(Co)·망간(Mn), 알루미늄(Al) 등을 주로 사용하여, 어떤 활물질을 사용하느냐에 따라 그 성능과 용도가 달라집니다.      ..

이차전지의 핵심소재인 음극재의 역할과 주요 특징 그리고 종류에 대해 알아봅시다.         이차전지에서 음극재의 역할    음극재는 2차 전지(특히 리튬이온 배터리)에서 리튬 이온을 저장하고 방출하는 역할을 하는 핵심 소재입니다. 배터리 충전 시에는 이온이 음극으로 이동하여 저장되며, 방전 시에는 음극에서 이온이 방출되어 전류가 생성됩니다. 음극재의 성능은 배터리의 에너지 밀도, 충방전 속도, 수명, 안정성에 직결되며, 배터리 전체 성능을 좌우합니다.  - 이온 저장 및 방출  음극재는 충전 시 리튬 이온을 수용하고 방전 시 방출하여 배터리의 에너지 저장 및 출력을 수행합니다. 리튬 이온 배터리의 충방전은 전극 간 리튬 이온 이동과 관련된 산화-환원 반응에 기반하며, 대부분의 음극재는 리튬 이온을 저..

이차 전지는 일반적으로 원통형, 각형 그리고 파우치형 이렇게 세 가지 형태를 가지고 있으며, 소재 뿐만 아니라 이 형태에 따라서도 배터리의 성능과 특징이 달라집니다. 주로 안정성, 설계 유연성, 에너지 밀도, 무게 등 주로 외관과 연관된 특징들이죠.     원통형, 각형, 파우치형 순으로 장단점을 아래와 같이 정리해보았습니다.       원통형 배터리     원통형 배터리는 원기둥 형태로 내부에 전극이 젤리 롤처럼 감겨져 있고, 강철 또는 알루미늄과 같은 단단한 금속 캔(Can)이 외부를 감싸고 있습니다. 전기차가 대중화되기 전부터 노트북, 전자제품, 전동 공구 등 꾸준히 사용 되었으며, 직경 18mm, 높이 65mm(18650)에서 직경 21mm, 높이 70mm(21700)까지 크기 또한 다양합니다. ..

양극재는 리튬과 금속 원소를 어떤 비율로 조합하는지에 따라 그 성능과 특성이 달라지는데요, 현재 차량용 배터리에 주로 사용하는 금속은 니켈 Ni(용량), 망간 Mn(안정성), 코발트 Co(안정성), 알루미늄 Al(출력)이며 이를 활물질로 하여 5가지 종류의 LMO, LFP, NCM, NCA, NCMA 배터리를 만들고 있습니다. NCM, NCA는 LCO에서 일부 활물질을 니켈과 망간 또는 니켈과 알루미늄으로 대체한 것이죠. 각 양극재별로 특징에 대해 알아봅시다.      일원계 양극재: LMO      일원계 양극재인 LMO의 풀네임은 Lithium Manganese Oxide, 리튬-망간-산소로 화학식은 LiMn2O4입니다. 망간을 사용하여 가격이 저렴한 편이고 열 안정성이 우수합니다. 하지만 에너지 밀..

이차전지의 구성 요소는 크게 양극재, 음극재, 전해액, 분리막입니다. 이중 양극재와 음극재는 배터리의 용량, 수명, 충전 속도를 좌우는 핵심 소재인데요, 이번 포스팅에서는 양극재의 역할과 분류 그리고 구조에 대해 정리해보았습니다. 목차 양극재의 역할과 각 원소의 특징 양극재의 분류 양극재 구조에 따른 구분 양극재의 역할과 각 원소의 특징 앞서 이야기한 것처럼 양극재는 배터리의 용량과 전압을 결정하는 핵심 소재로, 전기차용 이차전지 재료 중 원가의 약 30%를 차지 할 정도로 가격 비중도 높습니다. 양극재는 리튬과 금속 원소를 어떤 비율로 조합하는지에 따라 그 성능과 특성이 달라지는데요, 일반적으로 사용되는 소재의 요구 사항은 다음과 같습니다. - 높은 전위차: 전지의 에너지와 전압은 두 전극 사이의 전위..

배터리, 전지는 다양한 형태로 발생시킨 에너지를 저장했다가 필요 할 때 전기 에너지로 변환하여 사용하는 장치입니다. 배터리의 종류는 에너지 저장 및 출력 원리에 따라 분류 할 수 있습니다.      배터리의 분류      배터리는 크게 물리, 화학 전지로 구분 할 수 있습니다. 먼저 물리 전지는 빛이나 열, 원자력 등으로 전기를 발생시키는 장치로 태양전지, 열전소자, 원자력 전지 등이 있습니다. 화학 전지는 소재의 산화-환원 반응을 이용하여 화학 에너지를 전기 에너지로 전환시키는 장치로 일상 생활에서 흔히 볼 수 대부분의 배터리가 이 화학 전지에 해당합니다.        화학 전지의 분류         화학 전지는 보통 두 가지 금속의 이온화도 차이에 따른 전위차를 원리로 작동하며, 충전 가능 여부에 따..

이번 포스팅을 시작으로 전기차의 핵심 요소인 배터리에 대해 공부하며 정리 할 계획입니다. 우선 배터리, 전지의 의미와 기본 구조, 작동 원리를 알아봅시다.       배터리, 전지 뜻        배터리, 전지는 물리 또는 화학 작용으로 에너지로 저장했다가 필요 시 전기 에너지로 변환하여 사용하는 장치입니다. 전지는 배터리와 비슷한 의미로 사용되지만, 보통 작은 크기의 전자기기에 쓰이는 것을 전지(Cell)라고 부르며, 여러 개의 전지가 모여 하나의 배터리를 구성하기도 합니다.        전지의 용량은 전류 x 시간을 뜻하는 암페어시(Ah)를 사용하는데요, 예를들어 5Ah 전지는 시간당 5A까지의 전하를 내놓을 수 있다는 뜻으로 부하를 시간당 2.5A라면 2시간, 10A라면 30분 사용 할 수 있습니다..