2차전지, 이차전지에 대한 설명

 

 화학전지(Cell)는 물질의 화학반응을 이용한 전지로 1차전지(Primary cell)과 2차전지(Secondary cell)로 구분됨.

1차전지는 작용물질을 전극 가까이에 미리 넣어 두고 이 물질의 화학변화에 의해 생기는 전기에너지를 이용하며 물질의 화학변화가 끝나면 수명이 다하여 재생이 불가한 형태의 전지로 흔히 생활에서 사용되는 알칼리전지가 대표적임.

2차전지는 전기에너지를 방출하여 작용물질의 화학변화 후에도 다시 충전을 통하여 작용물질을 재생시켜 전기에너지를 방출을 되풀이 할 수 있는 전지로 리튬이온전지가 대표적임.

2차전지는 1차전지의 재활용이 불가능하다는 단점을 극복하고 사용성과 내구성을 보완하여 스마트폰, 전기차 등 생활에 쓰이는 대부분의 기기에 적용되고 있음.

배터리의 기본 단위인 셀(Cell)은 양극재, 음극재, 분리막, 전해질 등의 배터리 소재를 담는 패키징 형태에 따라 원통형, 각형, 파우치형으로 구분됨.

원통형배터리(Cylindrical Cell) : 배터리 소재를 원통으로 패키징하는 형태의 가장 전통적인 방식의 배터리로 표준화된 크기로 대량생산이 용이하여 원가 부담이 낮다는 장점이 있으나, 원통의 한계상 공간 활용이 뛰어나지 못하고 수명이 짧다는 단점이 있음.

각형배터리(Prismatic Cell) : 배터리 소재를 알루미늄의 사각형 형태로 패키징한 배터리로 사각형이라는 모양적 특성으로 소재를 적층해 공간을 활용하기 때문에 상대적으로 버리는 공간이 적음. 알루미늄 케이스이기 때문에 내구성이 좋아 자동차 사고에도 잘 견딜 수 있는 반면, 무게가 많이 나가고 대형화가 어려우며 열이 잘 방출되지 않는 특성이 있음.

파우치형배터리(Pouch Cell) : 배터리 소재를 필름으로 패키징한 형태이며 소재를 쌓은 후 패키징해 각형보다 에너지 밀도가 높으며, 전기차 업체가 요구하는 다양한 모양으로 제작할 수 있는 배터리 형태임. 복잡한 제조공정과 고객 맞춤 생산으로 인해 대량생산 원가가 높고 열관리가 쉽지 않다는 특징이 있음.

 

일반적으로 전기차, ESS에 적용되는 배터리는 최소단위인 셀 하나의 용량으로는 부족하기에 셀을 직병렬로 연결하고 충격과 열 등으로부터 보호를 위해 프레임에 넣어 하나의 모듈(Module)로 만들어지며 이렇게 만들어진 다수의 배터리 모듈은 BMS(Battery Management System), BPU(Battery Protection Unit) 등 보호장치 및 제어장치와 함께 하나의 Pack(또는 Rack)으로 구성됨.

 

2차전지, 이차전지는 전기화학반응을 이용해 충전과 방전을 연속적으로 반복함으로써 반영구적으로 사용할 수 있는 화학전지로 최근 고용량 및 고전압 특성을 요구하는 시장이 확대됨에 따라 리튬이온(Li-ion) 전지 시장은 크게 성장하고 있음.

2차전지 사업부문은 재료, 설계, 조립 등의 기술이 복합적으로 집약된 기술집약적 산업으로 크게 모바일용 소형전지, 자동차용 중형전지, ESS용 대형전지 등으로 구성됨. 소형전지는 Laptop, 휴대폰, 전동공구 등 휴대제품의 전원으로 사용되고 있으며, 다양한 기기의 휴대성에 대한 Needs가 증가하고 있음. 중대형전지는 해당 제품의 성능 및 원가 등 경쟁력을 좌우하는 핵심부품으로 장기공급 및 사후관리의 장기사이클비즈니스임. 개발 초기 배터리 제조 회사와의 협업 및 이후 장기공급계약을 통해 시장을 선점하고 저가의 소재 개발과 Value Engineering을 통한 원가경쟁력, 양산능력 및 제조 기술력 혁신이 핵심적인 분야임. 안전성은 배터리 사업 특성상 최우선시되는 가장 중요한 항목임.

2차전지는 가격경쟁력이 높아지고 고출력, 고용량 및 내진동성 등의 성능개선이 이루어지면서 전기차와 에너지저장시스템 등에 탑재되고 있으며 전기차 시장과 에너지저장시스템 시장의 성장세를 실적에 반영할 수 있음. 특히, 전기차의 경우 전 세계적으로 탄소중립을 선언하는 국가가 많아지면서 전기차 판매 호조가 이어지고 있음. 미국 바이든 정부의 친환경 정책 강화로 인해 내연기관차를 전기차로 전환하려는 움직임이 강하게 나타나고 있으며, 유럽 시장은 경기 부양안으로 그린딜을 추진함에 따라 전기차 지원 정책으로 전기차 구매 정부보조금 등을 제시하고 있음.

최근 해외 완성차 업체의 요구에 신속히 대응하고 운송 과정의 위험성, 비용 문제 등을 해결하기 위해 해외 완성차 공장 가까이 생산공장을 구축하는 추세임.