2차전지에 대해서

2차전지란

2차전지는

전기자동차 배터리(EVB)는 배터리 전기자동차(BEV) 또는 하이브리드 전기자동차(HEV) 모터에 전력을 공급을 위해 사용되는 충전식 배터리이다.
전기차 배터리는 일반적으로 높은 전력 대비 중량비와 에너지 밀도를 위해 설계된 리튬이온 배터리이기 때문에 시동·조명·점화(SLI) 배터리와는 다릅니다.  차량의 무게를 줄이며 성능을 향상시키기 위해, 작고 가벼운 배터리를 만드는 것을 목표로 합니다. 액체 연료(휘발유, 경유)와 비교하여 현재 대부분의 배터리 기술은 훨씬 낮은 대비 에너지, 즉 에너지 효율이 낮으며, 이는 종종 전 전기차의 최대 출력에 영향을 미칩니다.

이전의 전지 화학, 특히 니켈-카드뮴과 달리 리튬 이온 배터리는 매일 그리고 어떤 충전 상태에서도 방전과 재충전이 가능합니다. 전기 자동차에 사용되는 다른 유형의 충전지로는 납-산, 니켈-카드뮴, 니켈-금속 수소화물 등이 있습니다.

배터리는 전기차 비용과 환경에 상당한 영향을 미치고 있습니다. 전기차 업계의 성장으로 윤리적인 배터리 공급망 확보에 대한 관심이 높아졌고, 이는 많은 과제를 초래하여 지정학적으로 중요한 문제가 되고 있습니다. 2019년 12월 현재 전기차 배터리 비용은 2010년 이후 KWH 기준 87% 하락했습니다. 

전기차 배터리 타입

 

1. 납축전지
납을 가지고 만든 축전지는 가장 오래되고 가장 저렴한 일반적인 자동차 축전지입니다. 납 축전지에는 주로 자동차 엔진을 시동시켜주는 스타터용 배터리와 딥 사이클용 배터리의 두 종류가 있습니다. 자동차 엔진 스타터용 배터리는 용량이 적고, 높은 충전율을 제공하도록 설계되었으며, 딥 사이클 배터리는 지게차나 골프 카트와 같은 작은 전기차를 주행하기 위한 전기를 공급하는 데 사용됩니다. 딥 사이클 배터리는 레크리에이션 차량의 보조 배터리로도 사용되기도 합니다. 주의사항으로는 배터리 용량의 50% 이하인 납축전지용 배터리는 방전되어서는 안됩니다. 
초기의  전기차들은 부족한 기술, 고가용성, 저비용을 위해 납 축전지를 사용했고, 딥 사이클 납 축전지는 비싸고 자동차 자체보다 수명이 짧아 보통 3년마다 교체가 필요합니다.
전기차 용도의 납축전지는 최종적으로 차량 무게의 상당 부분 차지(25~50%) 됩니다. 전기차용 배터리는 석유 연료보다 훨씬 낮은 에너지효율을 가지고 있습니다.  일반적인 딥사이클 납산전지의 현재 발전효율관련 저장용량은 온도가 낮을수록 감소하고 가열코일을 구동하기 위해 전력을 분산시킴으로써 효율과 범위가 최대 40% 감소합니다.

 

2. 니켈수소전지
GM Ovonic NiMH 배터리 모듈입니다.니켈 수소 전지는 현재 비교적 성숙한 기술로 여겨지고 있습니다. 납축전지보다 충방전 효율(60~70%)은 낮지만 특정 에너지는 3080Wh/kg으로 납축전지보다 훨씬 높습니다. 니켈수소전지를 적절히 사용하면 10만마일(160,000km)로 10년 이상의 서비스 후에도 여전히 양호하게 작동할 정도로 긴 수명을 가질 수 있습니다. 단점으로는 효율이 좋진 않으며, 자가 방전이 높고, 추운 날씨에서의 성능 저하 등이 있습니다.

 

 

3. 염화니켈나트륨 전지(제브라)

염화니켈나트륨 또는 「제브라」전지는 전해액으로서 용융된 클로로알루민산나트륨(NaAlCl4)염을 사용합니다. 비교적 성숙한 기술인 Zebra 배터리는 120W⋅h/kg의 특정 에너지를 가지고 있습니다. 배터리는 높은온도에서 사용해야 하므로 추운 날씨는 작동을 위한 필요 에너지가 증가하고 작동이 잘 안될수도 있습니다.  Zebra 배터리의 단점은 전해질을 약 270℃(518°F)까지 가열해야 한다는 것입니다.이는 에너지를 낭비하고 장기적인 충전 및 저장이 어렵고, 잠재적으로 위험합니다.

 

4. 리튬이온전지입니다
전기 자동차에 사용하기 위해 리튬 이온 배터리를 사용합니다.
리튬이온전지는 노트북이나 가전제품에서 사용하기 위해 최초로 개발되어왔으며 현재는 상용화되었습니다. 높은 에너지 밀도와 긴 사이클 수명으로 인해 전기차에서 사용하는 최상위 배터리 타입이 되었습니다.

최근 전기차에서는 특정 에너지와 전력을 희생하여 내화성, 친환경성, 급속 충전, 수명 연장등 리튬 이온 화학의 새로운 변형을 통해 발조해오고 있습니다. 새로운 변형체는 수명이 훨씬 긴 것으로 나타났으며 인산리튬을 사용하는 A123 타입은 적어도 10년 이상 지속되고 7000회 이상의 충방전 사이클이 가능합니다. LG Chem은 리튬 망간 스피넬 배터리가 최대 40년 지속될 것으로 예상하고 있습니다.