이차전지

이차전지(영어: rechargeable battery, secondary battery)는 외부의 전기 에너지를 화학적으로 저장했다가 필요 시 다시 전기로 변환해 공급할 수 있는 전지로, 여러 번 충전하여 재사용 가능한 배터리를 뜻한다

종류 및 구성 요소

• 이차전지의 주요 종류
  • 납축전지(Lead-acid Battery)
  • 니켈-카드뮴 전지(NiCd: Nickel-Cadmium Battery)
  • 니켈-메탈 하이드라이드 전지(NiMH: Nickel-Metal Hydride Battery)
  • 리튬이온전지(Lithium-Ion Battery)
  • 리튬폴리머전지(Lithium-Polymer Battery)
  • 기타 차세대 전지: 전고체전지(All-solid-state Battery), 나트륨이온전지(Na-ion Battery) 등

• 주요 구성 요소
  • 양극재(Cathode material): 전지의 전압, 용량, 안전성 등에 큰 영향을 미침
  • 음극재(Anode material)
  • 전해질(Electrolyte): 액체, 젤 또는 고체 형태
  • 분리막(Separator)
  • 집전체(Current collector) 등

특징 및 장점

• 반복 충전 가능 – 경제성 및 자원 절약 효과 있음
• 다양한 형태 및 크기 가능 – 휴대기기, 전기차, 에너지 저장 시스템(ESS) 등 폭넓게 활용됨
• 에너지 밀도(Energy density), 출력 밀도(Power density), 수명(Cycle life) 등의 기술 개선이 지속됨

한계 및 리스크

• 안전성 문제: 과충전, 과열, 내부 단락(short-circuit), 발화/폭발 위험
• 원자재 가격 변동성: 리튬, 코발트, 니켈 등의 공급 및 가격 불안정성
• 수명 저하: 충전/방전 반복에 따른 소재 열화(degradation) 발생
• 비용 문제: 특히 차세대 전지 기술 (전고체 등)은 제조 원가가 높음

기술 동향

• 전고체전지(All-solid-state battery)의 상업화 움직임 증가
• 양극재 구성 개선: 코발트 비중 낮추고 니켈 비중을 높이는 NCM, NCA 계열 활성화됨
• 환경·재활용 관련 규제 강화, 폐배터리·자원 재활용 수요 증가
• 안전성 향상을 위한 소재 및 설계 기술 발전

같이 보기

• 배터리
• 리튬이온전지
• 전고체전지
• 에너지 저장 시스템 (ESS)

참고 문헌

• 포스코 뉴스룸, “알기 쉬운 이차전지소재 이야기: 꿈의 배터리라 불리는 전고체전지의 미래”
• LG화학 블로그 “이차전지의 핵심, 양극재(Cathode Material)”
• 과학기술정보통신부 KISTI 논문, “리튬이차전지 전극소재 연구동향”