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모두의공원

2차전지 공부, 단결정이란? 2

2024-06-10 23:33:06 수정일 : 2024-06-10 23:55:15 122.♡.56.205
천문공

스크린샷 2024-06-10 231107.png

그림은 포스코퓨처엠의 양극재 기술로 현재 2세대입니다.


양극재는 LG화학, 에코프로비엠, 포스코퓨쳐엠, 엘앤에프, 코스모신소재, 금양이 생산 중에 있습니다.


가장 오래 되고 두터운 기술적 노하우를 가진 곳은 LG화학입니다.

가장 케파가 크고, 안정적인 기술력을 가진 곳은 에코프로비엠입니다. 같은 에코그룹인 에코프로머티만이 하이니켈 전구체를 다이렉트로 생산 가능하기 때문에 비엠에게 이점이 있기도 합니다. 최근 기술이 무르익어서 수율이 99%에 달했다고 하죠.

포스코퓨쳐엠, 엘앤에프, 코스모신소재는 기술 자체만으로는 밀릴 것이 없습니다. 대동소이 합니다.

그러나 그 외의 외적 구성은 각기 다릅니다. 표퓨는 음극재를 같이 하고 있고, 모회사가 아르헨 염호를 갖고 있으며,

에코는 하이니켈 외에도 다양한 관련 기술이 수직 통합 되어 있고, 

코스모신소재는 소입자 양극활물질 생산에서 강점을 가집니다.

금양은 단결정으로 97%짜리 양극재 기술을 선보이기도 했습니다.


삼원계의 재료 혼합 구성 비율은 다양하게 이뤄지기 때문에 이 외에 추가적인

비교를 할 필요는 없습니다.

예컨데, 그림에 나온 퓨체엠의 경우 알루미늄을 섞은 NCA가 주력지만, 비엠은 다릅니다.


국내 양극재 기업들은 단결정 소입자를 공급받아 단결정 양극재를 생산하는데요.

전에도 언급한 바 이 단결정이 많은 기술적 난제를 푸는 고리 역할을 합니다.

물론 그 자체로도 중요한 부분을 해결하고 있습니다.

그림에 나오듯이 높은 에너지 밀도의 구현이 가능할 뿐만 아니라 더욱 중요한 것은 

내구성 증가로 인한 안정성입니다.


예전에 엔솔에서 화재가 나 조 단위의 보상을 한 이후 배터리가 직접 발화 원인인 된 화재는 없습니다.

그럼에도 외부의 시선은 굉장히 예리하게 보고 있는 것도 있고, 애초에 안전성 강화는

배터리 업계의 숙명이기도 하며, 어떤 원인에서든 화재가 날 경우 운전자가 대피 할 수 있는 시간을 버는 

방향의 기술 개발과 더불어 배터리의 결함이 발생할 가능성을 줄이는 투트랙으로 가고 있는 중입니다.


단결정은 일종의 돌파구 역할을 하고 있는 셈입니다.

올해 이미 삼원계 배터리 가격이 용량대비 상당히 저렴해 졌습니다.


지난 10년만 따져도 이미 반의 반의 반값이 되었고, 이 것을 매해 증명하고 있고,

최근의 돌파구가 이 단결정인 것입니다.

한국 기업의 삼원계는 이렇게 계속 나아갈 길이 있습니다. 


단결정은 충방전의 반복으로 인한 양극재의 크랙을 최소화하여, 다결정에서 다량의 가스가 발생하는 것을 줄입니다. 이것이 바로 소위 흔히 말하는 배터리의 수명 저하이며, 급속 충전시 더 빠른 수명 저하가 오는 이유이기도 합니다.

반대로 말하면, 이런 부분의 개선으로 수명이 비약적으로 향상 되는 것이고, 덴드라이트 발생 저하로 화재 위험도 줄입니다.


한국 기업들은 단결정을 작년 하반기부터 생산하여 사용하게 되었으므로 

앞으로는 전기차는 점점 배터리의 수명 자체가 길어지게 됩니다.


앞서 양극재 기업들의 기술적 지향점과 차이를 이야기 했는데요.

단결정 기술도 국내 기업들끼리는 엎치락 뒤치락 하므로 굳이 구분할 필요는 없습니다.

단지 에스엠랩을 사들인 금양이 기술적으로는 가장 앞서 있는데, 

실제 대량 양산에서 증명할지는 지켜 볼 일입니다.


포퓨엠의 제시한 로드맵의 3세대가 적용되는 시점부터는 삼원계의 수명이 비약적으로 상승합니다.

충방전에 의한 크랙의 가능성이 조금이 아니라 대폭 개선하게 됩니다.

단지 이 뿐만이 아니라 금양에서 제시하는 건식공정이 가능해지게 되면,

다시 이 단결정 양극재를 두텁게 코팅할 수 있게 됩니다.


이것은 일론머스크도 추구하는 것으로, 양극재를 조금이라도 더 두껍게 알박 위에 도포할 경우

용량을 증가 시킬 수 있지만 이게 습식에서는 쉽지 않아서,

이런 문제의 해결을 위해 건식공정이 중요한 역할을 합니다. 

게다가 건식공정 자체만으로도 공정상의 원가 절감이 제가 알기로는 약 20%는 된다고 하는데,

여기에 양극재를 두껍게 도포하게 되면.....


용량 증가, 안정성 미 수명 대폭 개선, 생산성 향상으로 인한 제조원가 절감이 됩니다.

이 밖에도 건식공정 및 단결정은 여러 추가적인 기술의 고리 역할을 하게 되므로,

기술 발전의 촉매 역할을 할 수 있게 됩니다.

반대로 말하면 단결정이 아닐 경우에는 더욱 난이도가 높아진다고 보면 되고,

일부 기술은 아예 불가능 하기도 합니다.


혹시 나중에 중고 전기차를 고려하시는 분이 있다면 2024년 이후의 생산 분으로

고려 해 보시는 것이 나을 것입니다.


전기차에 대한 경험은 축적되어갑니다. 그래서 최근에에 이야기를 들어 보면,

3년 전에 산 사람과 몇 개월 전에 산 사람의 체감이 다르고, 경험이 달라서

같은 전기차 차주인데, 하는 말이 다르게 나옵니다.

이런 경험의 차이는 단결정 적용 이후로 또 다시 나뉠 것입니다.

2024년 새로운 배터리를 탑재한 전기차...즉 EV3를 필두로,

앞으로 올해 구입한 전기차를 5만, 10만 타게 된 후에 나올 

수명 저하 관련 데이터가 나오기 시작하면, 왜 삼원계가 나아갈 길이 아직 많다는 이야기고,

그것이 성능과 가격 모두를 잡을 수 있는지 체감하게 될 것으로 보입니다.

지금은 말을 아무리 해도 체감이 어려운 것이니, 다수가 동의하기 위해서는

시간을 필요로 한다는 것입니다.


천문공 님의 게시글 댓글
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댓글 • [2]
삭제 되었습니다.
서박사
IP 111.♡.72.184
06-11 2024-06-11 00:20:47
·
@모노7777님 보증기간내 열심히 타시고 문제생기면 신형교체 아니라면 문제없이 잘 버텨준것 이라고 생각하면 마음 편하지 않을 까요? :)
책임연구원
IP 14.♡.234.10
06-11 2024-06-11 00:38:03 / 수정일: 2024-06-11 00:38:15
·
단결정은 어떻게 만드나요? Wafer처럼 Ingot이라도 만드나요?
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