2차전지에서 리튬이온의 중요성

2차전지는 전류와 물질사이의 산화환원과정이 여러 번 반복가능한 물질을 사용하여 만든 전지입니다. 간단히 말해 여러 번 사용이 가능한 전지라고 생각하면 됩니다.

흔하게 쓰이는 2차전지로는 납 축전지, 니켈 카드뮴 전지(Ni-Cd), 니켈 수소 전지(Ni-MH), 리튬이온전지(Li-ion), 리튬 이온 폴리머 전지(Li-ion polymer)가 있습니다.

 

< 다양한 2차전지의 종류 >

 

사실 2차전지의 경우 1차전지와 달리 충전이 가능하기 때문에 친환경적이기는 하지만 완전히 환경오염을 시키지 않는 것은 아닙니다. 다만 1차전지에 비해 긴 수명과 편리성 덕분에 많은 사용이 이루어지고 있습니다.

 

현재 주로 사용되는 2차전지는 니켈카드뮴(Ni-Cd)전지로 AA사이즈 기준으로 600~1000mAh의 저장용량을 가지고 있습니다. 가격이 저렴하며 저온에서도 일정한 성능을 내기 때문에 많이 사용되지만 카드뮴의 환경오염문제와 낮은 에너지저장용량의 단점이 있으며 가장 큰 단점은 메모리 효과입니다.

 

< 니켈 카드뮴 전지의 종류 위부터 껌전지, AA, AAA >

 

완전 충전과 방전을 하지 않으며 점점 에너지 저장용량이 줄어드는 메모리 효과는 2차전지임에도 긴 기간동안 사용이 힘듭니다.

그 뒤로 나온 니켈수소(Ni-MH)전지는 니켈카드뮴전지의 단점을 상당 부분 보완을 했으며 에너지 저장용량도 1000~1600mAh로 높은 편입니다. 다만 복잡한 구조로 인해 전용 충전기가 비싼 점이 단점이며 여전히 메모리 효과가 있다는 점이 단점입니다.

 

< 니켈수소(Ni-MH)전지, 니켈 카드뮴의 단점을 대부분 해결되었다. >

 

다음으로 자동차에 많이 쓰이는 납축전지가 있습니다. 이 납축전지는 용량대비로 가장 저렴하며 메모리 효과가 없고 고용량으로 방전이 가능합니다. 다양한 크기와 용량으로 출시된 것이 특징입니다.

 

< 납축전지의 모습, 자동차용 전지로 주로 사용된다. >

다만 납에 의한 공해 문제가 있으며 완전 방전이 되었을 경우 폐기되어야 합니다. 또한 크기에 비해 에너지 밀도가 낮아 소형 IT기기의 사용에는 적합하지 않은 점이 단점입니다.

요즘 이동전화와 노트북용 배터리로 자주 쓰이는 리튬이온(Li-ion)전지가 있습니다. 소형 IT기기에 사용되기에 적합한 전지로서 별도의 회로가 탑재되어 있어 수시로 충방전을 하여도 수명에 영향이 없습니다.

< 삼성의 리튬이온(Li-ion)전지, 시장 진출 10년만에 세계 1위 자리를 차지하고 있다 >

 

다만 내부에 액체로 된 전해액이 들어있는데 이 물질이 폭발의 위험이 있어 보호회로를 장착한 팩 형태로 유통되는 것이 일반적입니다. 리튬이온 배터리는 보호회로의 기술과 소형화, 급속 충전등 10여가지의 공학기술이 집대성된 현행 기술의 결정체라 불릴 수 있습니다.

 

마지막으로 리튬이온 폴리머 전지(Li-ion polymer)는 이전 리튬이온 배터리에 탑재된 전해질 대신 젤타입의 전해질을 사용하여 폭발위험을 줄인 것이 특징입니다. 게다가 아주 얇은 두께의 배터리의 제작이 가능하기 때문에 노트북의 두께를 획기적으로 줄인다던가 독창적인 디자인을 제작하는 등 디자인의 유연성을 대폭적으로 향상시켜 줍니다.

< 삼성의 리튬 폴리머전지, 전지에 관한 최신의 기술이 탑재되어 있다 >

 

다만 리튬이온배터리보다 용량이 작고 수명도 짧다는 점에서 아쉬운 점이며 가격도 야 1.5배정도 비싼 것이 단점입니다

 

위에 살펴본 것처럼 2차전지도 다양한 종류가 있으며 현재는 리튬이온전지가 그 시장을 차지하고 있습니다. 고용량, 소형화가 가능하여 여러가지 IT기기에 사용이 가능하며 지금은 없어서는 안될 위치를 차지하고 있습니다.

 

앞으로 리튬이온의 폭발성에 대한 위험만 막을 수 있다면 당분간은 2차전지시장에서 상당한 부분을 차지하리라 생각됩니다.

 

삼성 SDI가 2차전지 시장에서 10년만에 세계 선두 기업이 된만큼 리튬이온전지의 발전은 물론 차세대 전지를 개발함에 있어 시장을 선도하기를 바랍니다.