본문 바로가기
재테크_일반

[처음 읽는 2차전지 이야기] - 리뷰 "2차전지 TMI"

by 왕토끼남편(독서리뷰) 2023. 5. 9.

미래사회와 현재의 가장 큰 차이는 무엇일까요?

아마 자동차와 에너지시스템이 가장 다를 것입니다.

 

전기자동차가 지구를 누빌 것입니다.

 

화력, 원자력발전소는 사라지고 태양광으로 전기를 만들고,

 

가정에서는 배터리를 이용해 전기를 사용할 것입니다.

 

그 힘은 2차전지가 가지고 있습니다.

 

2차전지의 모든 것을 알 수 있는 책

 

[처음 읽는 2차전지 이야기]를 리뷰합니다.

 

 

 

저자는 말그대로 2차전지의 모든 것을 알려줍니다.

 

전지의 역사에서 시작해

 

구조와 기능, 주요 성능

 

수 많은 전지들과 차세대 2차전지까지 

 

2차전지에 대한 TMI를 제공합니다.

 

다만 전기에 대한 기본적인 지식들을 안다면

 

좀 더 쉽게 책을 이해할 수 있을 것입니다.

 

 

 

1. 전지란?

2차전지란 무엇일까요?

 

우리가 아는 건전지는 1차전지입니다.

 

1차전지와 2차전지의 차이는 재활용입니다.

 

2차전지는 여러번 충전하여 사용할 수 있습니다.

 

1차전지는 충전이 불가능한 일회용 전지입니다.

 

하지만 전지의 구조와 원리는 동일합니다.

 

 

 

1-1. 전지의 의미

 

전지는 전기를 공급하기 위한 도구입니다.

 

전기는 전자들의 흐름입니다.

 

즉, 전자가 계속 흘러야만 전기를 끊임없이 쓸 수 있습니다.

 

전지는 전자가 들어있는 물탱크라고 생각할 수 있습니다.

 

전자기기를 사용하려면

 

그림과 같이 전자들이 흘러서(전류)

 

물레방아(전자기기)를 돌려줘야 합니다.

 

그 힘인 출력(P)은 전압(V) * 전류(I)로 계산할 수 있습니다.

 

P = V * I


1-2. 전지의 원리

 

전지는 전자를 저장하는 물탱크입니다.

 

어떻게 전자를 저장할 수 있을까요?

 

금속의 형태로 저장할 수 있습니다.

 

특정한 조건에서 금속을 연결하면

 

금속은 전자를 흘려보냅니다.

 

ex) Li   ->   LI + e-


1-3. 전지의 구조

 

전지는 평소에 전자를 저장하고

 

필요에 따라 전기를 공급합니다.

 

복잡해 보이지만 사실은 단순합니다.

 

가. 음극 : 전자를 보내는 곳(리튬금속)

나. 양극 : 전자를 받는 곳

다. 전해질 : 이온이 흘러다니는 연못

라. 분리막 : 이온이 흘러다니는 길

 

 - 전지에 스마트폰을 연결하면

 

 음극의 리튬은 리튬이온이 됩니다.

 

음극 : Li   ->   Li(+) + e-

 

발생한 전자가 흘러서 양극으로 갑니다.(전기가 흐름)

 

양극에서 전해질의 리튬이온과 만납니다!!

 

양극 : Li(+) + CoO2 + e-   ->  LiCoO2

 

음극의 리튬금속이 모두 떨어질때까지

 

전기를 사용할 수 있습니다!!

 

 

 - 반대로 충전기를 연결하면 

 

양극의 리튬금속산화물이 리튬이온이 됩니다.

 

양극 : LICoO2 -> LI(+) + CoO2 + e-

 

발생한 전자는 선을 따라 음극으로 갑니다.

 

음극에서는 전자가 리튬이온과 만납니다.

 

음극 : Li(+) + e-   ->  Li

 

다시 처음상태(충전상태)로 전지를 충전할 수 있습니다.


2. 2차전지의 성능

2차전지는 무한한 가능성을 가질 수 있습니다.

 

미래사회를 극적으로 바꿀 수 있습니다.

 

그것을 위해 극복해야 할 것들이 있습니다.

 

용량, 출력, 충전속도, 안정성, 비용입니다.

 

 

 

2-1. 용량

 

전기차는 내연기관차에 비해 상당히 무겁습니다.

 

배터리가 무겁기 때문입니다.

 

음극과 양극의 재료에 따라서 리튬을 저장하는 양이 달라집니다.

 

단위무게당 저장할 수 있는 전자의 양이 클수록

 

성능이 좋은 배터리라고 할 수 있습니다.


2-2. 출력

 

전기차의 생명을 출력입니다.

 

큰 힘을 내기 위해서입니다.

 

픽업트럭의 경우  600마력 이상의 전기차가 즐비합니다.

 

출력을 높이기 위해서는

 

전압과 전류가 높아야 합니다.

 

전류를 높이기 위해서는 

 

전해질이 이온을 빠르게 옮겨야 합니다.

 

혹은 전지 내/외부의 저항을 줄여야합니다.


2-3. 충전속도

 

전기차의 가장 큰 문제는 충전속도입니다.

 

주유소에서 5분에 끝날 충전이

 

몇시간이 걸립니다.

 

충전속도를 줄이기 위한 연구가 계속되고 있습니다.


2-4. 안정성/내구도

 

2차전지는 화학적으로 만들어졌습니다.

 

충전과 방전을 반복하면서 성능이 감소합니다.

 

전기차의 배터리는 10년에 걸쳐 80%까지 성능이 하락합니다.

 

또한 유기전해질을 사용하기 때문에

 

발열, 화재에 대한 위험이 존재합니다.

 

마찬가지로 안정성과 내구도를 높이기 위한 연구가 지속되고 있습니다.

 

새로운 소재를 개발하거나,

 

배터리 관리시스템을 고안합니다.


 

미래를 엿볼 수 있는 책

저자는 수 많은 종류의 배터리들을 알려줍니다.

 

그것이 가지는 장단점과 쓰임새를 상세히 설명합니다.

 

미래의 배터리를 선점하는 회사가

 

부를 가지고 생태계를 만들 것입니다.

 

현재 대세는 리튬이온 전지입니다.

 

그리고 2025년에는

 

전고체 배터리라는 고체전지가 

 

상용화 될 것이라고 합니다,

 

 

 

책에서는 수 많은 차세대 전지가 등장합니다.

 

어떤 전지가 미래를 지배할지는 

 

시간이 지나야만 알 수 있습니다.

 

미래를 대비하고 좋은 투자를 하고싶다면

 

2차전지에 대해서 알아야 합니다.

 

2차전지를 탄탄히 공부하고 싶다면

 

이 책이 큰 도움이 될 것이라고 확신합니다.

 

감사합니다!