전지·축전지 재료 (공사)

Battery Materials

전지·축전지 재료는 극판·전해액·분리막이 만드는 셀 구성과 리튬 양극 재료 차이를 봐요. LCO·NMC·LFP처럼 양극 조성에 따라 에너지 밀도와 안전·수명 균형이 갈려요. 재료를 알면 용도별 축전지 선택이 쉬워져요. 전지 종류 전환으로 구성 재료 카드를 비교해 봐요.

축전지 = 극판 + 전해액 + 분리막

🔋 축전지 재료의 3대 요소

① 양극 재료: 산화·환원 반응의 주체 → 에너지밀도 결정

② 음극 재료: 전자 방출원 → 전압·수명에 영향

③ 전해액: 이온 전달 매체 → 내부저항·온도특성 결정

전지 종류별 구성 재료

전지 종류1

🔑 종류별 핵심 차이

① 납축전지: PbO₂/Pb + 황산, 셀 2.0V, UPS·비상전원

② 리튬이온: LiCoO₂/흑연 + 유기전해액, 셀 3.7V, ESS·EV

③ NiCd: NiOOH/Cd + KOH, 셀 1.2V, 과방전 강함, 비상등

리튬이온 양극 재료 비교

LCO (코발트산리튬)

LiCoO₂: 에너지밀도↑, 고가, 열안정↓

스마트폰·노트북 등 소형 기기

NMC (니켈망간코발트)

LiNiMnCoO₂: 균형형, EV 주류

에너지밀도와 안전성의 균형, 테슬라·현대 EV

LFP (인산철리튬)

LiFePO₄: 안전↑, 수명↑, 에너지밀도↓

ESS(에너지저장장치), 전기버스, BYD

NCA (니켈코발트알루미늄)

LiNiCoAlO₂: 최고 에너지밀도

장거리 EV, 열관리 필수

분리막과 안전 재료

🛡️ 분리막(세퍼레이터)의 역할

① 양극과 음극의 물리적 분리 (단락 방지)

② 이온 통과 허용 (미세 다공 구조)

③ 셧다운 기능: 고온 시 구멍 폐쇄 → 전류 차단

④ 재질: PE(폴리에틸렌), PP(폴리프로필렌), 세라믹 코팅

BMS (배터리관리시스템)

과충전·과방전·과전류·온도 감시

셀 밸런싱 + SOC/SOH 추정 + 보호 회로

시험 포인트 총정리

납축전지

PbO₂/Pb + H₂SO₄

셀 2.0V

리튬이온

LiCoO₂/C + 유기전해액

셀 3.7V

🎯 시험 포인트

① 납: PbO₂(양극)/Pb(음극)/H₂SO₄(전해액), 비중 1.2~1.28

② Li-ion 양극: LCO(소형), NMC(EV), LFP(ESS) 용도 구분

③ NiCd: 메모리효과 있음, Cd 유해 → RoHS 규제

④ 분리막: PE/PP, 셧다운 기능 = 안전 핵심

⑤ BMS: SOC(충전상태), SOH(건강상태) 모니터링