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전기차 배터리 종류

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전기차 배터리 종류

 

전기차의 배터리는 순수 전기 자동차, 플러그인 하이브리드 전기 자동차(PHEV), 하이브리드 전기 자동차(HEV)에 필수적입니다. 전기차의 배터리는 여러 가지 종류가 있지만, 주로 사용되는 배터리 종류는 다음과 같습니다.



1. 리튬이온 배터리(Lithium-ion battery)

리튬 이온 배터리는 다른 전기 에너지 저장 시스템에 비해 단위 질량과 부피당 에너지가 높기 때문에 현재 휴대폰, 노트북 등 대부분의 휴대용 가전제품에 사용되고 있습니다. 또한 높은 중량 대비 전력 비율, 높은 에너지 효율, 우수한 고온 성능, 긴 수명, 낮은 자체 방전 등의 장점을 가지고 있습니다. 리튬 이온 배터리의 대부분의 구성 요소는 재활용할 수 있지만, 재료 회수 비용은 여전히 업계의 과제로 남아 있습니다. 오늘날 대부분의 순수 전기차와 PHEV는 리튬 이온 배터리를 사용하지만, 정확한 화학적 특성은 가전제품 배터리와 다른 경우가 많습니다. 상대적으로 높은 비용을 줄이고, 수명을 연장하고, 코발트 사용량을 줄이고, 다양한 고장 조건에 대한 안전 문제를 해결하기 위한 연구와 개발이 진행 중입니다.


장점

에너지 밀도가 높고 충전 효율이 우수하여 널리 사용

전기차에 사용시 이동 거리와 충전 시간 면에서 우수한 성능을 제공





2. 니켈-금속 하이드라이드 배터리(Nickel-metal hydride battery, NiMH)

컴퓨터 및 의료 장비에 일상적으로 사용되는 니켈수소 배터리는 합리적인 에너지 밀도와 성능을 제공합니다. 니켈-금속 하이드라이드 배터리는 납축 배터리보다 수명이 훨씬 길고 안전하고 과부하로 인한 부담에 대해 강합니다. 이 배터리는 HEV(하이브리드 전기차)에 널리 사용되고 있습니다. 니켈수소 배터리의 주요 과제는 높은 비용, 높은 자체 방전율, 고온에서의 발열, 수소 손실을 제어해야 한다는 점입니다.


장점

리튬이온 배터리에 비해 에너지 밀도가 낮고 충전 효율이 낮지만, 상대적으로 안전성이 높고 비용이 저렴



3. 고체 리튬 이온 배터리(Solid-state lithium-ion battery)

리튬 이온 배터리는 음극, 양극, 분리막, 전해질로 구성됩니다. 스마트폰, 전동 공구, 전기차에 적용되는 리튬 이온 배터리는 액체 전해질 용액을 사용합니다. 반면에 전고체 배터리는 액체가 아닌 고체 전해질을 사용합니다.  



 

전기차 배터리 종류 Structure of Li-ion battery(left) and solid-state battery(right)

 


위 이미지를 보면 상용으로 사용되는 리튬이온 배터리는 액체 전해질 용액으로 음극과 양극을 분리하는 분리막이 있습니다. 반면 전고체 배터리는 액체 전해액이 아닌 고체 전해질을 사용하며, 고체 전해질이 분리막의 역할도 합니다. 


리튬 이온 배터리에 대해 사용자들이 가장 걱정하는 것은 바로 안전성입니다. 현재 리튬이온 배터리는 액체 전해액을 사용하기 때문에 온도 변화에 따른 팽창이나 외부 힘에 의한 누액 등 배터리 손상의 위험이 있습니다. 따라서 안전성을 향상시킬 수 있는 장치나 부품이 필요합니다. 


하지만 고체 전해질을 사용하는 전고체 배터리는 고체 구조로 안정성이 향상되고 전해질이 손상되더라도 형태가 유지되기 때문에 안전성이 높아집니다. 

고체 리튬 이온 배터리는 현재는 아직 시장에 상용화되지 않았지만, 연구와 개발이 계속되고 있습니다.


장점

리튬 이온 배터리에 비해 안전성이 매우 우수함

 

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