리튬이온배터리의 핵심소재 중 하나인 양극재는 무엇으로 만들까요? 양극재(Cathode)란 배터리의 (+) 극, 즉 양극을 이루는 소재를 말하며 리튬의 공급원으로 배터리의 용량과 평균 전압을 결정한다. 주 원료는 리튬, 니켈, 코발트, 그리고 망간입니다. 혼합물의 비율을 따질 때 보통 'NCM' (니켈-코발트-망간) 기준으로 많이 봅니다. 그래서 양극재 종류에 따라서 니켈:코발트:망간 비율이 1:1:1 인 것도 있고, '하이니켈' 양극재인 경우 대략 8:1:1 이기도 합니다. 리튬의 양은 무게로 따져보면 코발트의 1.5~3배 이렇게 되는 것 같습니다.
양극재 핵심 광물 중에 소위 '핵심 오브 핵심'은 무엇일까요? 양극재 원가 비중으로 따져보면 단연 리튬입니다. 양극재 원가의 60~70%를 차지하기 때문입니다. 근데 희귀성으로 따져보면 코발트라고도 볼 수 있지 않을까요? 근데 리튬이 더 구하기 어려워서 비싼 거 아냐? 리튬은 비교적 구하기 쉬운 반면에 추출비용이 비싸다고 합니다.
양극재를 구성하는 각 광물의 역할은 무엇일까요? 리튬은 리튬이온(Lithium-ion)을 확보하는 역할을 합니다. 확보된 리튬이온의 밀도가 높아지면 배터리의 '용량'이 올라갑니다. 니켈은 리튬이온의 밀도를 높이는 역할을 합니다 어떻게 밀도를 높이는지는 확실하지 않습니다. 코발트는 양극재를 부식 및 폭발 위험으로부터 보호하는 물질이라고 합니다. 망간은 니켈-코발트 혼합구조에서 '안전'을 담당합니다. 혼합물의 화학반응을 안정적이게 도와주는 거죠.
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