MCM가방 아니 기억할 K-배터리 High~ High니켈 NCM 입니다.

2023.07.21 - [나의 소소한 일상 이야기/자동차 이야기] - K 배터리이야기 서막 : 최초의 전기자동차는 1884년에 만들어졌다?

K 배터리이야기 서막 : 최초의 전기자동차는 1884년에 만들어졌다?

MCM가방 말고 우리가 기억할 K-배터리 NCM :

양극재 니켈, 코발트, 망간입니다.

전기자동차의 심장 배터리 :  하이니켈 의 개발 발전으로 K-배터리 선두주자가 된다.

 

니켈 함량이 높으면 에너지 밀도가 높아 배터리에 유리할 수 있습니다. 즉, 다른 금속보다 더 많은 전력을 저장할 수 있습니다. 하지만 배터리가 과충전 되거나 단락 될 경우 열 폭주 및 폭발 위험이 높아집니다. 또한 니켈 함량이 높으면 배터리 수명에 부정적인 영향을 미칠 뿐만 아니라 다음과 같이 증가합니다. 전기차 시대의 핵심 소재 NCM 니켈, 코발트, 망간에서 전기차배터리에서 가장 많이 사용하는 가장 비싼 코발트의 양을 줄여서 만드는 것이 하이네켈입니다. 하이니켈은 값도 저렴하고 오랜 기간 에너지 밀도를 저장할 수 있다. 

현재 전 세계에서 하이니켈을 이용한 배터리를 만드는 곳이 4곳이라고 합니다. LG화학, 에코프로비엠, 포스코케미컬, 엘엔에프이다.  각 회사마다 장단점이 있습니다. LG화학은 140Wh/kg으로 에너지 밀도가 가장 높고, 에코프로비움은 독특한 망간 배합으로 원가를 절감하며, 포스코케미컬은 다른 하이니켈 배터리보다 약간 낮은 가격을 제공하며, 엘엔에프는 하이니켈 배터리 중 가장 저렴한 옵션입니다. 

전반적으로 니켈 함량이 높으면 다음과 같은 이점이 있습니다. 에너지 밀도가 높고 비용이 절감되며 배터리 수명이 길어지지만, 적절하게 관리하지 않으면 열 폭주 및 폭발 위험이 높습니다. 따라서 전기차나 기타 애플리케이션에서 하이니켈 배터리를 사용하기 전에 신중한 고려가 필요합니다. 

 

중학교 때 배운 간단한 공식으로 에너지밀도에 대해 얘기해 볼 수 있습니다.

 

F=MA : 뉴턴 제2법칙, K-배터리의 시작이 되는 공식

공식: 에너지 밀도(ED) = 힘 x 거리/질량 
 ED = (F * d) / m 
여기서 
F = 뉴턴의 제2법칙(힘) 
d = 전기차 배터리로 이동한 거리 
m = 전기차 배터리의 질량

 위의 공식을 통해서 에너지 밀도를 늘리려면 F의 힘을 올려야 합니다.  즉, 힘이 높을수록 에너지 밀도가 높아집니다. 뉴턴의 제2법칙인 F=MA는 힘(F)과 물체의 질량(M)과 가속도(A) 간의 관계를 나타내는 공식입니다. 이 공식은 물체의 운동을 설명하고, 물체에 가해지는 힘과 이에 의한 운동 상태를 정확하게 기술하는 데에 사용됩니다. 이 공식은 엔지니어링, 물리학, 운동과학 등 다양한 분야에서 중요하게 활용되며, 자연 현상의 이해와 기술의 발전에 이바지합니다.

즉, 힘(F)은 질량(M) 곱하기 가속도(A)입니다. 이 공식에서 에너지 밀도의 본질을 이해하려면 에너지가 다른 두 변수와 어떻게 관련되어 있는지 살펴볼 필요가 있습니다.

에너지는 주어진 힘으로 얼마나 많은 일을 할 수 있는지를 나타내는 척도입니다. 물체의 질량이 많고 가속도가 클수록 더 많은 에너지를 갖게 됩니다. 질량과 가속도를 함께 곱하면 주어진 물체에 저장된 에너지의 양을 계산할 수 있으며, 이를 에너지 밀도(ED = (F*d)/m )라고 합니다.

이야기를 전기차배터리에 대입하여 F를 증가시키는 방법은 총 M과 A를 3가지로 볼 수 있습니다. M(질량)을 높이거나 A(가속도)를 높이거나 M(질량)과 A(가속도) 둘 다 올리는 방법입니다. 전기자동차에서 배터리 M의 질량을 낮춰야 무개가 줄고  자동차는 더 민첩하지만 에너지 밀도도 감소합니다. A(가속도)를 높이면 전기 자동차에 더 많은 출력을 제공하지만 배터리의 질량도 증가합니다. 따라서 이 두 변수 간의 균형을 잘 유지하고 맞는 최적의 에너지 밀도를 달성하려면 M(질량)과 A(가속도)를 모두 신중하게 고려해야 합니다.

추가로,  A(가속도)를 높이기 위한 방법이 어떤 것이 있는지 알아보겠습니다.  A(가속도)를 높이는 방법은 전압을 높이거나 고니켈 배터리를 사용하는 두 가지 방법이 있습니다. 니켈 함량이 높으면 에너지 밀도가 높아지고 배터리에 더 많은 전력을 공급할 수 있습니다. 일부 전기 자동차가 기존 리튬 이온 배터리 대신 하이니켈 배터리를 사용하는 이유도 바로 이 때문입니다. 

그러나 하이니켈 배터리는 가격이 비싸고 리튬 이온 배터리보다 제조하기가 더 어렵습니다. 또한 특수 충전 장비가 필요하므로 전기 자동차의 필요에 따라 어떤 유형의 배터리가 가장 적합한지 신중하게 고려해야 합니다.

전기 자동차 나 저장된 에너지와 관련된 기타 애플리케이션에 적합한 배터리를 선택할 때 에너지 밀도는 유용한 척도입니다. 질량과 가속도를 이해함으로써 주어진 용도에 맞는 최적의 에너지 밀도를 계산할 수 있습니다. 적절한 배터리 선택과 적절한 계산을 통해 전기 자동차의 저장 에너지를 최대한 활용할 수 있습니다. 

그러나, 이론만 적용된다면 전기 자동차의 가격은 지금보다 훨씬 높아질 것입니다. 1800년대 전기차가 처음 도입되었을 때 엄청난 가격이면서도 사용되지 않았던 이유를 생각해 볼 때, 지금의 테슬라가 선도하고 있는 전기차 시장에서 가장 중요한 것은 대중성입니다. 

따라서, 전기 자동차에 필요한 배터리는 A(가속도)를 높이고 에너지 밀도를 향상할 수 있는 적절한 선택을 해야 합니다. 이는 좋은 가속력을 위해 니켈의 고도화가를 통해  활용해야 한다는 의미입니다. 

 

한국의 LG화학, 에코프로비엠, 포스코케미컬, 엘엔에프 K-배터리의 중심에 선다!

 

 그래서 결론은 한국기업이다!

위에 열거된 기업들은 모두 전기차를 더 저렴하고 효율적으로 만들기 위해 혁신적인 배터리 기술을 개발하고 있습니다. LG화학은 세계 최대 리튬이온 배터리 생산업체로서 고에너지 밀도의 니켈수소(NiMH) 자동차용 배터리를 개발했으며, 에코프로비움은 10년 이상 사용할 수 있는 장수명 전고체 배터리를 개발했습니다. 또한, 포스코케미컬은 리튬 이온 및 니켈-금속 수소 배터리 기술을 개발하기 위해 연구개발에 막대한 투자를 하고 있습니다. 이 모든 기술은 에너지 밀도를 증가시키면서 비용을 절감하는 데 도움을 줄 것입니다.

 

K-배터리는 한국 주식시장에서 강력한 영향력을 발휘하고 있습니다. 현재 주가는 지속적으로 상승하고 있습니다. 이 모든 기업의 궁극적인 목표는 배터리 기술을 개발하여 비용을 절감하고 에너지 밀도를 증가시키는 것입니다. LG화학, 에코프로비움, 포스코케미컬, 엘엔에프케이배터리는 이 분야에서 선두를 달리고 있습니다. 그들은 혁신적인 연구 개발을 통해 전기차를 더 저렴하고 효율적으로 만들 수 있는 가능성을 모색하고 있습니다.

 

주식의 방향을 예측하기는 어렵지만, 2023년 하반기에 K-배터리 산업이 성장할 가능성은 높아 보입니다. 특히, K-배터리 업체들의 우수한 기술력은 전 세계적으로 주목받고 있으며, 대한민국은 세계 최고 수준의 반도체를 수출하는 국가로서 다시 한번 K-배터리를 통해 세계 최고의 배터리 수출국으로 강국을 선도할 것으로 기대합니다. 

앞으로도 책을 읽으며 유익하고 재미있는 제목을 통해 블로그의 품질과 내용을 업그레이드하겠습니다.

 

긴 글 읽어주셔서 감사합니다.

 

P.S 또한 제 블로그에 이런 글을 작성할 수 있게 해 주신 K배터리 레볼루션, 박순혁이사님의 글을 발췌해서 사용함을 알려드립니다. 감사드립니다.