다가오는 전기차 시대 2차 전지의 중요성

요약

 2차 전지의 원리
 전기차와 2차 전지, 다양한 사용처
 2차 전지 산업 분야의 투자 필요성

 

2차 전지란?

 방전된 이후에도 충전을 통해 재사용이 가능한 전지를 의미하며, 하나 이상의 전기화학 셀로 구성된 배터리를 말한다.
 1900년대 납축전지 형태의 2차 전지가 최초로 개발되었으며, 1991년 일본 Sony사가 최초로 리튬이온전지 상업화에 성공하였다.
 2차 전지는 초기 비용이 많이 들지만 수명이 다하기 전까지 여러 번 충전하여 사용할 수 있어 비용과 환경적 측면에서 훨씬 유리한 장점이 있다.

원리

 일반적으로 양극재, 음극재, 전해액, 분리막으로 구성되며, 현재에는 전해질 유출로 인한 사고를 막고 배터리의 효율을 높이기 위해 고체로 대체한 전고체 배터리의 연구 / 개발이 활발하다.

 리튬이온이 양극재와 음극재 사이를 이동하며 화학적 반응을 일으켜 전기를 생산한다. 이때 양극과 음극 사이에 리튬이온의 이동통로 역할을 해주는 물질이 전해질이며 분리막은 양극과 음극이 서로 닿지 않게 차단해 주는 역할을 한다.
 충전을 통해 양극은 산화되고 음극은 환원되어 전자가 양극으로부터 음극으로 흘러 들어가 외부 회로의 전류 흐름을 구성, 전기 에너지가 축적된다.

 2차 전지는 온도 관리가 제대로 되지 못할 경우 폭발 등의 안전사고가 발생할 수 있다.
 안전막이 고온으로부터 영향을 받거나 외부에서 충격을 받게 되는 경우 리튬이온만 이동해야 하는 전해질에 이물질 등이 침투하게 되어 폭발로 이어질 수 있는 것이다.
 간혹 뉴스에 나오는 폭발 사고가 리튬이온전지 사고의 대표적인 예이다.

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전기차와 2차 전지(배터리) 산업

 앞으로 2차 전지의 중요도가 높은 산업은 단연 전기차 분야일 것이다. 일반적으로 전기차에는 스마트폰, 노트북 등에 쓰이는 규모와 비교할 수 없는 많은 수량의 배터리를 사용하기 때문이다.

전기차 기반 2차 전지 산업의 밸류체인

1. 4대 핵심소재 생산
 양극재, 음극재, 전해질, 분리막

 

2. 배터리 셀(Cell) 생산
 생산된 소재를 사각 알루미늄 케이스에 넣어 셀 형태로 제작

 

3. 배터리 모듈(Module) 생산
 외부 충격과 열, 진동 등으로부터 보호하기 위해 배터리 셀을 모아 특정 프레임에 장착

 

4. 배터리 팩(Pack) 조립
 전기차에 장착되는 배터리 시스템의 최종 형태
 배터리 모듈을 모아 온도 제어장치 등을 추가해 팩 형태로 조립

 

5. 장착 및 사용

 

6. 재활용

2차 전지 사용 분야

 전기차 이외에도 2차 전지를 사용하는 장치에는 자동차 시동기, 전동 휠체어, 골프 카트, 전기 자전거 및 전동 지게차와 같은 경자동차, 공구 등이 있다.
 또한 태양광 발전 정렬 판에서 생성된 전력을 저장하기 위해 2차 전지가 사용되며, 소형 2차 전지는 휴대용 전자 장치, 전동 공구, 가전제품에 쓰이는 등 우리 생활의 다양한 분야에서 사용될 수 있다.

2차 전지 분야의 투자 매력

 현재 배터리 시장은 우리나라와 중국, 일본이 선도하고 있다고 볼 수 있다. 하지만 업체들 간의 기술격차가 크지는 않다.

 

 앞으로 더욱 전기차의 보급이 늘어나고 그 필요성이 더 많이 강조될 것이다. 이에 전기차는 더 먼 거리를, 강하고 빠르게 움직이기 위해서 고효율 고용량의 배터리를 만들기 위한 더 많은 노력과 비용 등을 투자할 것이다.
 즉, 차량용 배터리 시장은 향후 발전가능이 매우 높은 시장이기에 투자 매력도 충분히 높은 분야라고 말할 수 있는 것이다.
 일각에서는 2차 전지 산업이 과거 우리나라 반도체 시장이 성장했던 스토리를 답습할 것이라고 바라보는 시각도 존재한다.

 2차 전지(배터리) 관련 산업과 연관하여 소재가 되는 니켈, 리튬 등의 자원 개발 분야와 테슬라와 같은 전기차 제조업 분야도 함께 투자한다면 좋을 것이다.