2차전지 리튬이온 양극재 개념 및 관련주

테슬라 자율주행 기능을 앞세워 전기차 시작의 가능성과 그와 더불어 배터리 시장의 활성화에 많은 사람들의 관심이 주목되고 있다. 흔히 말하는 2차 전지의 개념을 간단히 이해하고 그에 관련된 주식 산업을 파헤쳐보자.

 

 

1차전지, 2차전지

 

• 1차전지 : 우리가 학창 시절에 배웠던 기억을 더듬어 본다면 전해질 액체(암모니아 클로라이드)에 아연전극과 구리전극을 담근 상태에서 연결하면 구리(+)에서 아연(-)으로 전위차에 의한 전류가 발생하여 흐르게 된다. 즉 화학에너지(구리, 아연)에서 전기에너지로 변환시킬 수 있으나, 반대로 전기에너지에서 화학에너지로 변환시키지 못하는 1차 방향성 전기가 1차 전지이다.
• 2차전지 : 위에 설명한 1차전지와는 다르게 양방향으로 충천(전기에너지)과 방전(화학에너지)을 교대로 반복할 수 있는 전지이다. 다양한 2차전지가 있지만 전기자동차 또는 하이브리드 자동차의 배터리로 이용되는 리튬-이온 전지를 들수 있다.

 

리튬이온 배터리

 

Li(리튬)은 가벼운 금속 원소로 이미 1930년대부터 1차전지 개발에 사용되었으며 아직까지 상용화된 전지중 에너지밀도와 비에너지가 가장 높게 측정된다. 이런 효용성 때문에 자동차 배터리로 각광받고 있다. 리튬-이온 배터리는 (+) 전극에 리튬 망간 산화물, (-) 전극에 탄소(흑연)를 사용하여 두 전극 사이에서 용해된 리튬염이 이온화되어 유기질 전해액(리튬폴리머)에 저장되어진다. 건전지처럼 1개의 셀전지로 생산되지 않고 대부분 배터리팩 형태로 생산된다. 안전을 위하여 기포 방출구를 갖추고, 요즘에는 기계적 전기적 안전요소들이 추가되어 압력이 높을 때 전류 차단이나 과부하 제어, 충방전 전압 제어, 온도제어 등 다양한 안전기술들이 추가되고 추세이다.

 

 

리튬이온배터리 양극재

 

위에서 설명했다시피 전류는 (+)에서 (-)로 흐른다. 소제목에 말하듯 양극재는 (+) 전극을 이루는 물질을 말한다. 현재 리튬을 기본 베이스에서 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 알루미늄(Al) 등 적절히 조합하여 양극재를 생산하는 업체가 앞으로 2차전지 산업의 선두주자가 될꺼라 생각된다. 대표적인 양극재 조합은 NCM, NCA이다. NCM은  에너지 밀도가 높고 주행거리가 길며 배터리 성능도 안정적이다. NCA도 출력 및 에너지 밀도가 높고 주행거리가 길다. 하지만 전지 수명이 짧고 열안정성이 부족하다. 망간은 코발트보다 상대적으로 싸고 공급망이 안정적이다. 또한 에너지 밀도를 높이기 위해서 니켈 함량을 올리고 코발트 함량을 줄이는 양극재를 하이니켈양극재라 부르기도 한다.

 

 

2차전지 국내 기업

 

결국 양극재 생산 우위를 가진 기업에 관심을 갖도록 하자.

에코프로BM, LG화학, POSCO케미칼