[e돋보기]리튬 이온 배터리

[양태훈기자] 2차 배터리는 방전 기능만 작동해 충전이 불가능한 1차 배터리와 달리 충·방전이 가능해 반영구적 사용이 가능한 화학전지를 말한다.

한 개의 전극에서 충·방전이 모두 일어나기 때문에 산화전극(음극)과 환원전극(양극)이 존재하며, 전해질(양극과 음극 사이에서 전자가 자유롭게 이동할 수 있는 통로 역할)의 종류에 따라 납축, 니켈 카드뮴, 니켈 수소, 리튬 이온, 리튬 폴리머 등으로 구분된다.

리튬 이온 배터리는 2차 배터리 중에서도 작고 가벼우면서 높은 에너지 밀도와 고출력, 고수명 등의 장점을 제공하는 것이 특징이다.

현재 스마트폰, 태블릿PC 등의 소형 가전 기기부터 대용량 에너지 저장 장치(ESS)까지 다양한 영역에서 활용되고 있다.

배터리는 기본적으로 음극(음극활물질이 산화되면서 도선으로 전자를 방출하는 전극)의 산화반응에 의해 생성된 전자가 외부 도선을 경유, 양극(외부 도선으로부터 전자를 받아 양극활 물질이 환원되는 전극)에 이르면 양극물질과 환원반응을 일으키고 전해질 내에서 음극과 양극 방향으로 전하가 흘러 전기에너지를 발생시킨다.

리튬 이온 배터리는 양극의 활물질로 리튬코발트산화물이나 리튬망간산화물을, 음극 활물질로는 탄소(카본)를, 전해질로는 액체전해질을 사용한다.

최근 주요 배터리 제조업체에서는 액체전해질 대신 젤 형태의 폴리머전해질을 사용하는 리튬 폴리머 배터리 양산에 적극적인 상황이다.

리튬이 수분과 접촉하면 폭발하는 성질을 갖고 있는 데다 유기액체전해질 역시 가연성 및 인화성이 있어 폭발의 위험성이 존재하기 때문이다.

이 같은 리튬 폴리머 배터리를 전고체 배터리라고도 부른다. 유기액체전해질을 사용해 발생할 수 있는 누액, 발화, 폭발 등의 문제를 해결한 배터리다.

삼성SDI는 이 같은 리튬 폴리머 배터리의 장점에 주목, 올해 리튬 폴리머 배터리 사업에 집중해 수익성 확대를 노리고 있다. 지난해부터 리튬 폴리머 배터리의 수율 확보 및 원가절감을 추진, 연내 대형 거래선을 중심으로 성과를 달성한다는 계획이다.