리포 배터리 3s 필수 4가지 핵심 재료!

리포 배터리 3s는 어떻게 전기를 생성합니까?

리포 배터리 3s가 작동할 때, 리튬 이온이 산화환원 반응에 참여하여 화학 에너지를 전기 에너지로 변환합니다. 이것이 리포 배터리 3s가 전기 에너지를 공급할 수 있는 이유입니다. 리포 배터리 3s 제품의 평가 지표에는 에너지 밀도, 사이클 수명, 속도 성능(다양한 전류에서의 방전 성능), 안전성 및 적용 온도가 포함됩니다.

리포 배터리 3s의 비용 구성

리포 배터리 3s의 비용 구조 관점에서 보면, 양극, 음극, 전해질 및 분리막이 네 가지 핵심 원재료이며, 이들의 비용 비중은 와이어 하니스, 커넥터, 전도제 등 다른 재료보다 훨씬 높습니다. 이는 리포 배터리 3s의 기본 작동 원리와도 유사합니다.

리포 배터리 3s의 네 가지 핵심 재료

1. 리포 배터리 3s 양극 재료

현재 양극 재료는 리포 배터리 3s의 핵심 재료로, 배터리 성능을 결정하는 주요 요소입니다. 이는 최종 에너지 밀도, 전압, 수명 및 안전성에 직접적인 영향을 미치며, 리포 배터리 3s에서 가장 비용이 많이 드는 부분이기도 합니다. 이 때문에 리포 배터리 3s는 종종 양극 재료 이름을 따서 명명되며, 예를 들어 3원계 배터리는 3원계 재료를 양극으로 사용하는 리포 배터리 3s를 의미합니다.
리포 배터리 3s의 에너지 밀도는 배터리의 평균 단위 부피 또는 질량이 방출할 수 있는 전기 에너지를 의미합니다. 에너지 밀도가 높을수록 배터리의 주행 거리가 길어집니다. 이 지표는 리포 배터리 3s가 정부 보조금을 받을 수 있는 중요한 기준 중 하나입니다.
리포 배터리의 에너지 밀도에 관하여 다음 글에서는 리포 배터리의 에너지 밀도를 향상시키는 방법을 자세히 소개합니다. 관심 있는 분들은 클릭하여 확인할 수 있습니다:
1200mAh 리포 배터리 에너지 밀도 향상 - 셀 밀도 향상

다양한 양극 재료 간의 차이는 명확하며, 적용 분야도 다릅니다. 일반적인 양극 재료는 리튬 코발트 산화물(LCO), 리튬 망간산염(LMO), 리튬 인산철(LFP), 그리고 3원계 재료(NCM)로 나눌 수 있습니다.
1) 리튬 철 산화물 재료
리튬 코발트 산화물은 가장 초기 상용화된 양극 재료입니다. 그 에너지 밀도는 니켈-금속 수소화물 및 납산 배터리와 같은 충전식 배터리보다 높습니다. 이는 리포 배터리 3s의 개발 잠재력을 처음으로 반영하지만, 매우 비싸고 사이클 수명이 짧습니다. 3C 전자 제품에만 적합합니다. 리튬 망간산염은 비용이 낮지만 에너지 밀도가 좋지 않습니다. 초기 저속 전기차, 예를 들어 배터리 자동차에 어느 정도 사용되었습니다. 오늘날에는 주로 전동 공구 및 에너지 저장 분야에 사용되며, 파워 배터리에서는 거의 볼 수 없습니다.
2) 3원계 재료
3원계 재료의 핵심 장점은 높은 에너지 밀도입니다. 동일한 부피와 무게에서 배터리 수명이 다른 기술 경로보다 훨씬 앞섭니다. 그러나 단점도 뚜렷합니다: 안전성 부족, 충격 및 고온 환경에서 낮은 발화점. 침자 및 과충전과 같은 최근 안전성 테스트에서 대용량 파워 3원계 배터리가 통과하기 어렵습니다. 안전성 성능의 결함이 3원계 재료 기술 경로의 대규모 조립 및 통합 적용을 항상 제한해 왔습니다.

리튬 인산철은 3원계 재료와는 정반대로 평균적인 에너지 밀도와 배터리 수명을 가지지만 뛰어난 안전성을 자랑합니다.
안전성 이점 외에도 리튬 인산철 판매 급증의 또 다른 주요 요인은 저렴함입니다. 오랫동안 3원계 배터리 원자재 비용이 높은 주된 이유(약 90% 차지)는 코발트에 대한 대규모 수요 때문입니다. 코발트는 희귀 광물로 매우 비싸고 채굴이 극도로 불안정하며 가격 변동이 심합니다. 공급망도 매우 취약하여 하류 산업에 쉽게 영향을 미칠 수 있습니다.
전형적인 리튬 인산철 전기차의 주행 거리는 약 300~400km로 도시 교통 수요를 충족하기에 충분합니다. 3원계 배터리는 이 적용 시나리오에서 핵심 장점을 발휘하지 못합니다.
비용과 인프라의 이중 동력에 힘입어 점점 더 많은 자동차 회사들이 리튬 인산철 기술 경로를 선택하는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 3원계 배터리로 시작한 파워 배터리 대기업 CATL조차도 리튬 인산철 리포 배터리 3s의 생산 능력을 빠르게 늘리고 국내 테슬라 모델 3 표준 배터리 수명 버전에 리튬 인산철 리포 배터리 3s를 공급하고 있습니다.

그러나 3원계 배터리 개발은 멈추지 않았습니다. 이 기술 경로의 장기적인 추세는 고니켈 저코발트 비율을 통해 비용을 절감하는 것으로, 이른바 고니켈 3원계 재료입니다.
이 글은 리포 배터리 양극 재료에 대해 더 자세히 소개합니다. 관심 있는 분들은 클릭하여 확인할 수 있습니다:
6s 리포 배터리 양극 재료에 대한 자세한 설명

2. 리포 배터리 3s 음극 재료

리포 배터리 3s의 음극 재료는 활성 물질, 바인더 및 첨가제를 페이스트 형태의 접착제로 만들어 구리 호일 양면에 도포한 후 건조 및 압연하여 에너지를 저장하고 방출하며, 이는 주로 리포 배터리 3s 성능 지표의 사이클에 영향을 미칩니다.
활성 물질에 따라 음극재는 탄소 재료와 비탄소 재료 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다:
1) 탄소계 재료
탄소계 재료는 두 가지 경로로 나뉩니다: 흑연 재료(천연 흑연, 인공 흑연, 중상탄소 구체)와 기타 탄소계 재료(경탄소, 연탄소, 그래핀);
2) 비탄소 재료
비탄소계 재료는 티타늄계 재료, 실리콘계 재료, 주석계 재료, 질화물, 금속 리튬으로 세분할 수 있습니다.
양극재와 달리, 리포 배터리 3s의 음극은 경로 수는 같지만 최종 제품은 매우 단순하며 인공 흑연이 절대적인 주류입니다. 데이터에 따르면 중국의 인공 흑연 출하량은 2020년에 약 30만 7천 톤으로, 음극재 총 출하량의 84%를 차지하며, 2019년 대비 5.5%포인트 증가한 수치입니다.

다른 재료와 비교할 때, 인공 흑연은 우수한 사이클 성능, 뛰어난 안전성, 성숙한 기술, 원자재의 용이한 확보, 낮은 비용을 갖추고 있어 이상적인 선택입니다.
3) 신세대 음극재
흑연 음극의 핵심 문제는 흑연 음극재의 이론적 에너지 밀도 상한이 372mAh/g인 반면, 업계 선도 기업들의 제품은 이미 365mAh/g의 에너지 밀도를 달성하여 이론적 한계에 근접해 있으며, 향후 개선 여지가 극히 제한적이라는 점입니다. 차세대 대체재를 찾는 것이 시급합니다.
신세대 음극재 중에서 실리콘 기반 음극재가 인기 있는 후보입니다. 매우 높은 에너지 밀도를 가지며, 이론적 용량 비율은 4200mAh/g에 달해 흑연 재료를 훨씬 능가합니다. 그러나 음극재로서 실리콘은 심각한 결함이 있으며, 리튬 이온의 삽입은 심한 부피 팽창을 일으켜 배터리 구조를 손상시키고 배터리 용량의 급격한 감소를 초래합니다.

현재의 해결책 중 하나는 실리콘-탄소 복합 재료를 사용하는 것입니다. 실리콘 입자가 활성 물질로 사용되어 리튬 저장 용량을 제공합니다. 충방전 사이클 동안 입자들이 응집되었습니다.
이를 바탕으로 실리콘 탄소 음극재가 가장 유망한 기술 경로로 여겨지며, 산업 체인 내 기업들의 관심을 점차 끌고 있습니다. 테슬라의 Model 3는 10% 실리콘 기반 물질이 도핑된 인공 흑연 음극 배터리를 사용했으며, 에너지 밀도는 성공적으로 300wh/kg에 도달하여 전통적인 기술 경로를 사용하는 배터리보다 현저히 앞서 있습니다.

그러나 흑연 음극과 비교할 때, 실리콘 탄소 음극의 미성숙한 가공 기술 외에도 높은 비용이 장애물입니다. 현재 실리콘 탄소 음극 재료의 시장 가격은 톤당 150,000위안을 초과하며, 이는 고급 인공 흑연 음극 재료의 두 배에 달합니다. 향후 대량 생산 후에는 배터리 제조업체들도 양극 재료와 유사한 비용 관리 문제에 직면할 것입니다.

3. 리포 배터리 3s 전해질

리포 배터리 3s에서 전해질은 주로 이온 이동의 매개체로 사용되어 양극과 음극 사이의 이온 전달을 보장합니다. 리포 배터리 3s의 안전성(리포 배터리의 안전 문제에 대해서는 본 문서에서 예방 조치를 소개하며, 필요하신 분들은 직접 읽어보실 수 있습니다: cnhl 6s 리포 배터리 안전 문제 및 예방 조치), 사이클 수명, 충방전 속도, 고저온 성능, 에너지 밀도 등 성능 지표에 일정한 영향을 미칩니다.

전해질은 일반적으로 고순도 유기 용매, 전해질 리튬 염 및 첨가제와 같은 원료를 일정 비율로 혼합하여 만듭니다. 품질에 따라 용매 품질이 80%~90%, 리튬 염이 10%~15%, 첨가제가 약 5%를 차지합니다; 비용에 따라 리튬 염이 약 40%~50%, 용매가 약 40%~50%, 첨가제가 약 10%~30%를 차지합니다.
1) 리포 배터리 3s 전해질에 대한 요구 사항
다른 세 가지 재료와 비교할 때, 리포 배터리 3s는 전해질에 대해 가장 복잡한 요구 사항을 가지며 다양한 특성을 필요로 합니다:
우수한 이온 전도도와 낮은 이온 이동 저항;
높은 화학적 안정성으로 전극 재료, 전해질, 분리막 등과 유해한 부반응이 없습니다;
녹는점이 낮고 끓는점이 높으며 넓은 온도 범위에서 액체 상태를 유지합니다;
이 발명은 우수한 안전성, 간단한 제조 공정, 저비용, 무독성 및 무오염의 장점을 가지고 있습니다.
2) 주류 리포 배터리 3s 전해질
리튬 헥사플루오로포스페이트
현재 리튬 헥사플루오로포스페이트(LiPF6)는 더 나은 성능과 낮은 비용으로 인해 주류 리튬 염 용질입니다. 다양한 비수성 용매에서 우수한 용해도와 높은 전기 전도도, 비교적 안정적인 화학적 특성, 우수한 안전성 및 적은 환경 오염을 가지고 있습니다. 그러나 단점도 명확합니다: 리튬 헥사플루오로포스페이트는 수분에 민감하고 열 안정성이 낮습니다. 최저 60 °C에서 분해가 시작될 수 있으며, 배터리 성능이 급격히 저하됩니다. 저온 환경에서의 사이클 효과는 비교적 일반적이며, 적응 가능한 온도 범위가 좁습니다.

또한, 리튬 헥사플루오로포스페이트는 순도와 안정성에 매우 높은 요구 사항이 있습니다. 생산 공정은 저온, 강한 부식, 무수 및 무진 환경과 같은 가혹한 작업 조건을 포함하며, 생산도 상대적으로 어렵습니다.
리튬 비스플루오로설포니미드
신세대 리튬염 중에서 리튬 비스플루오로설포니미드(LiFSI)는 리튬 헥사플루오로포스페이트의 유망한 대체제로 여겨집니다. 전통적인 리튬염과 비교할 때 LiFSI는 더 높은 열 안정성을 가지며, 전기 전도도, 사이클 수명, 저온 성능 등에서 장점이 있습니다.
그러나 생산 공정과 용량의 제한으로 LiFSI의 비용이 너무 높아 리튬 헥사플루오로포스페이트보다 훨씬 비쌉니다. 비용을 통제하기 위해 실제 상업적 사용에서는 LiFSI가 리튬염 용질보다는 전해질 첨가제로 더 많이 사용됩니다.
리포 배터리 전해질에 대한 자세한 소개는 다음 글에서 다루며, 필요하신 분들은 확장하여 읽으실 수 있습니다:
Cnhl 6s lipo 배터리 전해질, 실용 기능 및 고전적 시스템 구성

4. 리포 배터리 3s 다이어프램

리포 배터리 3s 분리막은 양극과 음극 사이의 얇은 필름으로, 리포 배터리 3s가 전기분해 반응을 할 때 단락을 방지하기 위해 양극과 음극을 분리하는 역할을 합니다. 분리막은 전해질에 담그며, 표면에 리튬 이온이 통과할 수 있는 다수의 미세공극이 있습니다. 미세공극의 재료, 수량 및 두께는 리튬 이온이 분리막을 통과하는 속도에 영향을 미쳐 배터리의 방전율, 사이클 수명 등 지표에 영향을 줍니다.

폴리올레핀은 현재 일반적인 리포 배터리 3s 분리막 재료로, 리포 배터리 3s 분리막에 우수한 기계적 및 화학적 안정성을 제공합니다. 이는 다시 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 복합 재료 세 가지로 세분됩니다.
4.1 리포 배터리 3s 다이어프램 재료 선택
다이어프램 재료의 선택은 양극 재료와 관련이 있습니다. 현재 삼원계 리포 배터리 3s에는 주로 폴리에틸렌이, 인산철 리포 배터리 3s에는 주로 폴리프로필렌이 사용됩니다.
재료 외에도 제조 공정이 분리막 성능에 일정한 영향을 미칩니다.
4.2 리포 배터리 3s 다이어프램 생산 기술
현재 리포 배터리 3s 분리막의 생산 기술은 건식 방법과 습식 방법 두 가지로 나뉩니다.
4.2.1 리포 배터리 3s 다이어프램 건식 공정
건식 방법은 용융 신장법(MSCS)이라고도 하며, 단축 신장과 이축 신장으로 세분할 수 있습니다. 이 기술 경로는 개발 기간이 길고 더 성숙했으며 주로 PP 멤브레인 생산에 사용됩니다. 또한, 이축 신장 공정은 완제품 성능이 좋지 않아 저가형 배터리에만 사용되며 더 이상 주류 제조 공정이 아닙니다.
건식 공정은 단순하고 비용이 낮으며 환경 친화적인 특징이 있지만, 제품 성능이 떨어져 저전력, 저용량 배터리에 더 적합합니다. 앞서 언급했듯이, 인산철 리포 배터리 3s는 에너지 밀도가 낮다는 단점이 있어, 이 기술 경로에서는 주로 건식 공정을 사용한 분리막이 사용됩니다.

4.2.2 리포 배터리 3s 분리막 습식 공정
습식 공정은 열유도 상분리(TIPS)라고도 하며, 기본 필름만 신장하는 건식 공정과 다릅니다. 습식 공정은 기본 필름 표면을 코팅하여 재료의 열 안정성을 향상시킵니다. 건식 공정으로 제조된 제품과 비교할 때, 습식 공정의 분리막은 성능 면에서 뚜렷한 장점이 있습니다. 두께가 더 얇고 인장 강도가 더 이상적이며, 기공률이 높고 기공 크기가 더 균일하며 횡방향 수축률이 더 높습니다. 또한, 습식 분리막의 천공 강도가 더 높아 배터리 수명 연장에 더 유리하며, 고에너지 밀도의 리포 배터리 3s 개발 방향에 더 적합합니다. 현재 주로 삼원계 배터리에 사용되고 있습니다.
하지만 건식 공정에 비해 습식 공정은 상대적으로 복잡하고 비용이 많이 들며 환경 오염이 쉽습니다.
4.3 리포 배터리 3s 분리막 습식 공정이 건식 공정을 빠르게 대체하고 있습니다
현재 분리막 소재의 주요 시장 동향은 잘 확립되어 있습니다. 이는 전력 배터리의 고에너지 밀도 요구에 더 부합하며, 배터리의 사이클 수명을 연장할 수 있고, 배터리의 고속 방전 용량을 증가시킬 수 있습니다. 습식 공정이 건식 공정을 빠르게 대체하고 있습니다. 데이터에 따르면 2017년에는 습식 공정 리포 배터리 3s 분리막의 시장 점유율이 처음으로 건식 공정 분리막을 넘어섰고, 2018년 단 1년 만에 시장 점유율이 65%로 더욱 상승했습니다.
위 내용은 CNHL에서 제공하는 리포 배터리 3s의 네 가지 주요 소재에 대한 전체 내용입니다. 전체 텍스트를 읽은 후, 리포 배터리 3s의 비용 주요 부분이 양극재, 음극재, 전해질 및 리포 배터리 3s 배터리 3s 분리막임을 모두 이해하셨으리라 믿습니다. 위 내용이 도움이 되길 바라며, 리포 배터리 3s를 구매하실 필요가 있다면 저희 온라인 상점 Chinahobbyline 에서 구매하실 수 있습니다. 저희는 전 세계에 창고를 보유하고 있어 안심하고 구매하실 수 있습니다; 리포 배터리에 대한 더 많은 정보를 원하시면 아래를 클릭해 주세요:
6s 6200mah 리포 관리 시스템 및 6s 6200mah 리포 SOC