6s 리포 배터리 양극 재료에 대한 자세한 설명

6s 리포 배터리의 비용 구조 관점에서 보면, 양극, 음극, 전해질 및 분리막은 네 가지 주요 원자재이며, 이들의 비용 비중은 와이어 하니스, 커넥터, 전도제 등 다른 재료보다 훨씬 높습니다. 이는 6s 리포 배터리와 유사하며, 기본 작동 원리는 동일합니다. 다음으로 전문 6s 리포 배터리 제조업체 CNHL가 위 네 가지 재료의 양극 재료를 자세히 소개할 것입니다.
6s 리포 배터리의 전해질 함량에 대해서는 다음 글에 자세한 소개가 있으니, 관심 있는 분들은 직접 확인해 보시기 바랍니다:
Cnhl 6s 리포 배터리 전해질, 실용 기능 및 고전적 시스템 구성

6s 리포 배터리 양극 재료

현재 양극 재료는 6s 리포 배터리의 핵심 재료이며, 6s 리포 배터리 성능을 결정하는 핵심 요소입니다. 이는 최종 에너지 밀도, 전압, 수명 및 안전성에 직접적인 영향을 미치며, 6s 리포 배터리에서 가장 비싼 부분이기도 합니다. 이 때문에 6s 리포 배터리는 종종 양극 재료 이름을 따서 명명되며, 예를 들어 삼원계 배터리는 삼원계 재료를 양극으로 사용하는 6s 리포 배터리를 의미합니다.
다양한 양극 재료 간 차이는 명확하며, 적용 분야도 다릅니다. 일반적인 양극 재료는 리튬 코발트 산화물(LCO), 리튬 망간 산화물(LMO), 리튬 인산 철(LFP), 삼원계 재료(NCM)로 나눌 수 있습니다.

1) 리튬 코발트 산화물 6s 리포 배터리 양극 재료

6s 리포 배터리의 최초 상용화된 양극 재료입니다. 에너지 밀도는 니켈-금속 수소화물 및 납축전지 같은 충전지보다 높습니다. 6s 리포 배터리의 발전 가능성을 처음으로 보여주었으나, 매우 비싸고 사이클 수명이 낮아 3C 전자 제품에만 적합합니다. 리튬 망간 산화물은 비용이 낮지만 에너지 밀도가 좋지 않아 초기 저속 전기차, 예를 들어 배터리 자동차에 어느 정도 사용되었습니다. 현재는 주로 전동 공구 및 에너지 저장 분야에 사용되며, 파워 배터리에서는 거의 볼 수 없습니다.
현재는 주로 전기차 분야에서 사용되며, 삼원계 재료와 리튬 인산 철 두 가지 기술 경로가 있습니다. 2020년 6s 리포 배터리 양극 재료 비중은 각각 1위(46%)와 2위(25%)를 차지했습니다.

2) 삼원계 6s 리포 배터리 양극 재료

핵심 장점은 높은 에너지 밀도입니다. 동일한 부피와 무게에서 배터리 수명이 다른 기술 경로보다 훨씬 앞섭니다. 그러나 단점도 명확합니다: 안전성이 낮고, 충격 및 고온 환경에서 점화점이 낮습니다. 최근 침투 및 과충전 같은 안전성 테스트에서 대용량 파워 삼원계 배터리가 테스트를 통과하기 어렵습니다. 안전성 결함이 삼원계 재료 기술 경로의 대규모 조립 및 통합 적용을 제한하는 요인입니다.

3) 리튬 인산 철 6s 리포 배터리 양극 재료

인산 철은 삼원계 재료와 정반대입니다. 에너지 밀도(6s 리포 배터리 에너지 밀도에 대한 자세한 소개는 다음 글 참조:
1200mah 리포 배터리 에너지 밀도 향상 - 셀 밀도 향상)와 배터리 수명은 평균 수준이지만, 안전성은 매우 우수합니다. 결정 구조는 독특한 올리빈형이며, 공간 골격 구조가 쉽게 변형되지 않아 고온 환경에서도 안정적으로 유지됩니다.

6s 리포 배터리 양극 재료 비교

1) 안전성

삼원계 재료는 약 150 ℃ ~ 250 ℃에서 분해되어 산소를 방출하며, 전해질을 연소시킵니다. 반면 리튬 인산 철의 분해 온도는 약 600 ℃로 안전성 우위가 매우 뚜렷합니다. 이러한 장점 덕분에 리튬 인산 철은 삼원계 배터리가 통과하지 못하는 많은 안전성 테스트를 통과할 수 있습니다.

2) 수명

한편, 인산 철 6s 리포 배터리의 수명도 큰 장점이며, 사이클 수가 다른 기술 경로를 훨씬 능가하여 전기차 소비자의 두 가지 핵심 요구인 안전성과 내구성을 충족합니다.
현재 삼원계 배터리 설치 용량은 감소하고 있으며, 인산 철 6s 리포 배터리 시장 점유율은 빠르게 증가하고 있습니다. 통계에 따르면 2020년 국내 파워 배터리 누적 판매량은 65.9GWh이며, 이 중 삼원계 6s 리포 배터리는 38.9GWh가 차량에 설치되어 61.1%를 차지하며 누적 4.1% 감소했습니다; 인산 철 6s 리포 배터리는 24.4GWh가 설치되어 38.3%에서 61.1%로 누적 20.6% 증가하여, 판매량이 전년 대비 증가한 유일한 파워 배터리 유형이 되었습니다.

3) 가격

안전성 외에 리튬 인산 철 판매 급증의 또 다른 주요 요인은 저렴함입니다. 오랫동안 삼원계 배터리 원자재 고비용(약 90% 차지)의 주된 이유는 코발트 수요가 많기 때문입니다. 코발트는 희귀 광물로 매우 비싸고 채굴이 극도로 불안정하며 가격 변동이 심하고 공급망도 매우 취약하여 하류 산업에 쉽게 영향을 미칩니다.
초기에는 정부 보조금 덕분에 삼원계 배터리 고비용이 두드러지지 않았으나, 최근 보조금 감소로 비용 압박이 점점 심해져 배터리 제조업체들이 대체 재료를 찾도록 강요받고 있습니다.
리튬 인산 철의 비용 우위는 코발트를 포함하지 않는다는 점이며, 톤당 가격이 높아도 삼원계 재료보다 훨씬 저렴합니다.
동시에 충전소 수가 급증하면서 인산 철 6s 리포 배터리의 수명 단점을 보완할 수 있습니다. 전형적인 리튬 인산 철 전기차의 주행 거리는 약 300~400km로 도시 교통 수요를 충분히 충족합니다. 삼원계 배터리는 이 적용 시나리오에서 핵심 장점을 발휘하지 못합니다.
비용과 인프라의 이중 동력에 힘입어 점점 더 많은 자동차 회사가 리튬 인산 철 기술 경로를 선택하는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 삼원계 배터리로 시작한 파워 배터리 대기업 CATL조차 인산 철 6s 리포 배터리 생산 능력을 빠르게 늘리고 있으며, 국내 테슬라 모델 3 표준 배터리 수명 버전에 인산 철 6s 리포 배터리를 공급하고 있습니다.

삼원계 6s 리포 배터리의 발전 동향

그러나 삼원계 배터리 개발은 멈추지 않았습니다. 이 기술 경로의 장기적 추세는 고니켈, 저코발트 비율을 통해 비용을 절감하는, 이른바 고니켈 삼원계 재료입니다.
니켈, 코발트, 망간 세 원소 비율에 따라 삼원계 재료는 111, 523, 622, 811 네 가지 주요 유형으로 나뉩니다. 시장 점유율 관점에서 현재 5시리즈(즉 523) 삼원계 재료가 여전히 주류입니다. 2020년 삼원계 재료 시장 점유율은 50%를 넘었으며; 8시리즈(즉 811) 배터리는 고니켈화 추세로 인해 2018년 6%에서 2020년 24%로 시장 점유율이 증가하며 잠재력이 큽니다.
한편으로는 고니켈 삼원계 6s 리포 배터리가 비싼 코발트 금속 사용을 줄여 비용을 더 통제 가능하게 하고, 다른 한편으로는 배터리 용량이 크게 증가해 소비자 요구에 더 부합합니다. 최근 국내 전기차 주행 거리가 빠르게 증가했으며, 고니켈 배터리가 기여했습니다.
하지만 니켈 함량 증가에 따라 가공 난이도가 급격히 증가하고, 잠재적 안전 위험이 더욱 커집니다. 2020년 811 배터리가 대규모 조립되면서 자발적 발화 사고가 빈번히 발생해 이 기술 경로에 의문이 제기되었습니다.
811 배터리를 대규모로 처음 사용한 모델인 GAC Aion S는 811 신에너지 차량 중 가장 오래된 모델이기도 합니다. 2020년 5월부터 8월까지 3건의 연속 자발적 발화 사고가 발생했으며, 모두 811 배터리에서 발생한 사고로 빙산의 일각에 불과합니다. 고니켈 삼원계 재료의 안전성 결함은 배터리 제조업체가 반드시 해결해야 할 문제입니다. 그렇지 않으면 승용차 소비자를 설득하기 어렵고, 안전 요구가 더 높은 상용차에 사용하기는 더욱 불가능합니다.

삼원계 6s 리포 배터리 양극 신소재

니켈-코발트-망간(NCM) 삼원계 재료 외에도 니켈-코발트-알루미늄(NCA) 합금을 양극으로 사용하는 삼원계 재료도 있습니다. NCM과 비교해 NCA는 에너지 밀도가 더 향상되었으나, 안전성은 크게 개선되지 않았습니다. 현재 테슬라가 니켈-코발트-알루미늄 배터리의 주요 사용자이며, 2020년 4월에는 배터리 수명을 개선할 수 있는 새로운 생산 기술 특허도 출원했습니다.
하지만 리더들에게 선호받음에도 불구하고 NCA 기술 경로는 중국에서 매우 드물며, 2020년 국내 삼원계 재료 시장 출하량은 4%에 불과하고, 파나소닉이 현재 세계에서 유일한 주요 제조업체입니다.
이상으로 오늘 CNHL이 전해드린 6s 리포 배터리 양극 재료에 관한 전체 내용입니다. 본문을 읽고 나면 6s 리포 배터리 양극 재료의 종류에 대해 이해하셨으리라 믿습니다. 6s 리포 배터리 양극 재료는 주로 리튬 코발트 산화물(LCO), 리튬 망간 산화물(LMO), 리튬 인산 철(LFP), 삼원계 재료(NCM)입니다. 더 많은 6s 리포 배터리 정보는 아래를 클릭해 주세요: 1300mah 6s 배터리 개발 역사