배터리

전기차 배터리는 전기차의 핵심 부품으로, 리튬 이온 배터리가 주로 사용됩니다. 리튬이온 배터리는 높은 에너지 밀도와 효율성을 가지며, 전기차의 주행거리, 성능, 안전성을 결정짓는 중요한 요소입니다. 최근에는 LFP 배터리, NCM 배터리 등 다양한 종류의 리튬 이온 배터리가 개발되고 있으며, 각기 다른 장단점을 가지고 있습니다.

LFP  배터리 :

리튬, 인산, 철을 사용한 배터리로, 가격이 저렴하고 안전성이 높지만 에너지 밀도가 리튬 이온 배터리에 비해 상대적으로 낮습니다.

NCM 배터리 :

니켈, 코발트, 망간을 사용한 배터리로, 높은 에너지 밀도를 가지지만 가격이 비싸고 코발트 사용에 대한 윤리적 문제가 있습니다.

하이 니켈 NCM 배터리 :

니켈 함량이 80% 이상인 NCM 배터리로, 에너지 밀도가 더욱 높아 전기차의 주행 거리를 늘릴 수 있습니다.

리튬 이온 배터리는 양극과 음극 사이에서 리튬 이온이 이동하며 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 방식으로 작동합니다. 충전 시에는 리튬 이온이 양극에서 음극으로 이동하고, 방전 시에는 음극에서 양극으로 이동합니다. 이러한 이온의 이동은 전자의 이동을 유발하여 전류를 발생시키고, 이를 통해 전자기기를 작동시킵니다.  

자세한 작동 원리

• 구성 요소:
  리튬 이온 배터리는 양극, 음극, 전해질, 분리막으로 구성됩니다. 

• 충전 과정:
  배터리를 충전할 때, 양극에 저장된 리튬 이온이 전자를 방출하며 이온화됩니다. 이 리튬 이온들은 전해액을 통해 음극으로 이동하고, 음극에서는 전자를 받아 다시 리튬 이온 형태로 저장됩니다. 이 과정에서 외부 회로를 통해 전자가 이동하여 충전이 진행됩니다. 

• 방전 과정:
  배터리를 사용할 때, 음극에 저장된 리튬 이온들이 전자를 방출하며 이온화됩니다. 이 리튬 이온들은 전해액을 통해 양극으로 이동하고, 양극에서는 전자를 받아 다시 리튬 이온 형태로 저장됩니다. 이 과정에서 외부 회로를 통해 전자가 이동하여 전자기기를 작동시키고 전기에너지를 방출합니다. 

• 분리막의 역할:
  분리막은 양극과 음극 사이의 물리적 접촉을 막아주는 역할을 합니다. 동시에 리튬 이온만 통과시키고 전자는 통과시키지 않아 배터리 내부의 단락을 방지합니다. 

• 산화-환원 반응:
  리튬 이온 배터리의 충전과 방전은 양극과 음극에서 일어나는 산화-환원 반응을 통해 이루어집니다. 

  • • 산화: 전자를 잃는 반응 (양극에서 충전 시 발생) 

    • 환원: 전자를 얻는 반응 (음극에서 충전 시 발생, 양극에서 방전 시 발생)