배터리

배터리(영어: Battery)는 외부 전원을 통해 충전 가능 여부에 따라 1차 전지(primary battery) 또는 이차 전지(secondary battery)로 구분되는 장치로, 화학적 에너지 저장 특성을 이용해 전기를 공급하는 장치이다.

종류

• 1차 전지 (Primary Battery): 한 번 사용하고 폐기하는 전지
• 2차 전지 (Secondary Battery / Rechargeable Battery): 여러 차례 충전하고 방전 가능
• 전지 기술 세대 구분:
  • 1세대: 납축전지 (Lead‑acid) 등 초기 전지 기술
  • 2세대: 니켈기계 전지 (NiCd, NiMH 등)
  • 3세대: 리튬이온 배터리 중심 기술 및 현재 주류 기술

구성 요소

• 양극재 (Cathode): 배터리의 전압 및 에너지 밀도를 결정하는 재료
• 음극재 (Anode): 충전 시 이온을 저장하고 방전 시 이를 방출함
• 전해질 (Electrolyte): 이온이 양극과 음극 사이를 이동하게 하는 매개체
• 분리막 (Separator): 양극과 음극의 접촉을 막으면서 이온 이동은 허용

양극재 종류 예시

• NCM (니켈‑코발트‑망간)
• NCA (니켈‑코발트‑알루미늄)
• LFP (리튬 인산 철)
• LCO (리튬 코발트 산화물)
• 기타 하이니켈 계열 또는 차세대 배터리 양극재

특징 및 장점

• 높은 에너지 밀도 옵션 확보 가능: 주로 리튬이온 계열에서 우수
• 충전 가능 반복 사용 가능성 → 비용 효율 및 자원 절약 측면 유리
• 다양한 응용: 휴대기기, 전기차, ESS 등

한계 및 리스크

• 안전성 문제: 과열, 화재, 내부 단락 위험
• 수명 저하: 반복 충·방전 시 소재 열화 발생
• 원자재 가격 변동성: 리튬, 코발트, 니켈 등 중요 소재의 공급 안정성 및 가격 부담
• 비용 문제: 특히 고성능 소재 및 기술 적용 시 제조 원가 및 설비 비용 증가

기술 동향

• 차세대 전지 기술 개발: 전고체 배터리, 리튬황 배터리 등
• 양극재/음극재 소재 개선: 하이니켈, 코발트 감소, 안정성 강화
• 전해질 안전성 및 환경 친화성 개선
• 재활용 기술 및 폐배터리 관리 강화

같이 보기

• 이차전지
• 전기차 배터리
• 에너지 저장 시스템 (ESS)
• 슈퍼커패시터

참고 문헌

• Samsung SDI Newsroom, “[배터리101] 주목받는 차세대 배터리”, 2024‑10‑11