리튬이온배터리
가장 일반적으로 전기자동차에 사용되는 배터리 입니다. 에너지 밀도가 높아서 같은 크기의 배터리보다 더많은 전력을 저장 가능한 배터리로 충전속도가 빠르고 재사용이 가능해서 일부 부품을 교체하여 사용가능합니다.
리튬이온배터리의 경우 여러가지의 형태와 종류가 있으므로 아래쪽에 자세하게 알아보도록 하겠습니다.
리튬이온배터리의 3가지 형태
원통형
원통형의 경우 최초로 사용된 리튬이온배터리의 모양입니다.
우리가 쉽게 접하는 원통형 배터리는 AA, AAA건전지로 젤리롤 방식으로 돌돌 말아 원통형 캔에 담은 형태로 아담한 사이즈에 저렴하기 때문에 대량화하기 용이한 장점을 가지고 있지만 여러개를 묶어서 사용하게 되면 틈새가 많아서 밀도가 떨어진다는 단점을 가지고 있습니다.
이러한 단점때문에 전기차에는 잘 사용되지 않았지만 테슬라에서 원통형 배터리를 사용하면서 관심을 많이 받고있는 형태의 배터리입니다.
각형
원통형과 외모만 다를 뿐 같은 방식으로 접어서 각형으로 만든 배터리입니다.
알루미늄으로 만들어지기 때문에 내구성도 좋아서 안전하며 공정이 심플해서 대량생산에 유리하다는 장점이 있지만 무게가 많이 나가고 젤리롤을 각형으로 접는 과정에서 빈공간이 생기게 되서 에너지 효율이 적으며, 열방출이 잘 되지 않아 냉각장치가 필요합니다.
아우디, BMW, 폭스바겐, 포르쉐에서 사용하는 배터리의 형태입니다.
파우치형
젤리롤 방식이 아닌 접은 형태의 배터리로 원하는 형태로 만들 수 있는 배터리입니다.
주머니의 형태로 된 배터리로 공간효율이 좋고 밀도가 높으며, 다양한 디자인으로 생산이 가능하다는 장점이 있지만 충격에 약하기 때문에 폭발에 위험도가 가장 큰 형태입니다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 케이스를 단단하고 안전하게 만들어야 하기 때문에 높은 기술력과 제조 단가가 높은 배터리입니다.
현대, 기아, GM, 포드, 르노, 볼보, 닛산에서 사용되는 배터리의 형태입니다,
3원계 & 4원계 배터리
리튬이온배터리의 경우 3가지의 원소를 사용하면 3원계 배터리 4가지의 원소를 사용하면 4원계 배터리라고 합니다.
니켈(Ni) : 에너지의 밀도
코발트(Co) : 안정성
망간(Mn) : 안정성
알루미늄(Ai) : 출력
위의 특징을 이용하여 배터리를 생산합니다.
NCM(Nickel Cobalt Manganese)
NCM배터리는 Ni(니켈), Co(코발트), Mn(망간)을 사용하여 양극에서 전기를 생산합니다. NCM배터리는 높은 에너지 밀도와 충전이 좋아서 전기자동차에서 가장 많이 사용되고 있습니다.
하지만 코발트의 경우 전세계의 67%가 콩고에서 생산되어 공급이 불안정합니다.
NCA(Nickel Cobalt Aluminium)
NCA배터리는 Ni(니켈), Co(코발트), Ai(알루미늄)을 사용하여 전기를 생한합니다. 에너지의 밀도를 높이기 위하여 니켈의 함량을 높여 8:1:1의 비율을 많이 사용하며, 원통형 배터리에 많이 사용됩니다.
LFP(Lithium iron Phosphate)
LFP배터리는 L(리튬), Fe(철), P(인)을 사용하여 전기를 생산합니다. LFP 배터리의 경우 안정성과 안전성을 모두 가지고 있으며, 고온에서도 안전하여 과충전에도 비교적 안전하다는 장점을 가지고 있습니다. 또한 높은 방전효율과 뛰어난 사이클을 유지하는 배터리 입니다. 하지만 밀도가 낮아 주행거리가 짧아 싸구려 배터리라는 오명도 함께 있는 배터리입니다.
NCMA(Nickel Cobalt Manganese Aluminium)
NCM배터리는 Ni(니켈), Co(코발트), Mn(망간)에 Ai(알루미늄)을 사용하여 전기를 생산한는 4원계 배터리입니다. 니켈함량을 높여 배터리의 용량을 높일 수 있으며, 망간과 코발트로 안정성을, 알루미늄으로 배터리의 출력을 높일 수 있습니다.
NCMA배터리에는 코발트의 함량을 낮출 수 있어서 코발트의 불안정한 수급에 영향을 덜 받기 때문에 생산에도 안전하다는 장점이 있습니다.
배터리 형태인 파우치형, 각형, 원통형 배터리에 모두 적용이 가능한 4원계 배터리입니다.
그 밖의 배터리
니켈 금속하이드라이드 배터리
리튬이온배터리 다음으로 많이 사용되고 있는 배터리로 음극에 니켈 양극에 금속하이드라이드를 사용하여 전기를 생산합니다. 리튬이온배터리에 비하여 에너지 밀도가 낮기 때문에 같은 크기의 배터리보다 저장할 수 있는 용량이 적고 충전속도도 느린 단점을 가지고 있지만 저렴하며, 안정성이 높은 장점을 가지고 있습니다.
니켈 카드뮴 배터리
저온에 우수하며, 스트레스가 적어 초고속 충전이 가능한 배터리입니다. 하지만 새로운 배터리에 비하여 충전되는 에너지가 적으며, 주기적으로 완전 방전이 필요하다는 단점이 있어서 잘 사용하지 않고 있습니다.
니켈 수소 배터리
밀도가 높고 독성이 적기때문에 또다른 대안으로 만들어진 배터리입니다. 환경친화적이며, 높은에너지를 만들 수 있지만 수소의 안전한 배송과 고압저장은 아직 해결해야할 문제중의 하나로 발전중인 배터리입니다.
자세한 내용은 다음 포스팅에~
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