[화요특집] 2차 전지의 종류와 업계 현황.. 리튬이온전지

리튬이온전지는 공칭전압이 3.6V로 높고 에너지의 밀도가 니켈카드뮴전지에 비해 체적당 2배, 중량당 약 1.5배가 높아 같은 에너지를 축적할 경우 체적면에서 3분의 2, 무게는 2분의 1 정도를 줄일 수 있는 것이 특징이다.

리튬이온전지를 사용하면 휴대폰과 노트북의 무게와 부피를 30% 이상 줄일 수 있으며 무선전화기는 25%, 캠코더는 15% 정도를 줄일 수 있는 장점으로 인해 최근 관련 세트업체들이 이 전지를 적용하는 데 경쟁적으로 나서고 있어 가장 유망한 차세대 소형 2차전지로 각광받고 있다.

그러나 리튬이온전지는 이온상태의 액체전해질을 사용하는 한 항시 폭발의 위험을 안고 있는 등 안전성이 떨어지는 것이 가장 큰 단점으로 지적되고 있어 이를 보완하고 에너지밀도를 더욱 높이기 위한 업체들의 연구개발도 끊임없이 이어지고 있다.

리튬이온전지는 주로 리튬합금이나 리튬흡장금속을 극판재료로 사용하고 있는데 아직도 양, 음극 재료 및 전해질의 종류에 따라 다양한 제품이 개발되고 있다.

초기에는 음극재료에 금속리튬을 사용하다 금속리튬이 나무가지 모양의 결정이라 충, 방전 효율이 낮아 리튬의 흡장, 방출 반응을 충, 방전 반응으로 이용한 리튬합금으로 대체했다. 그러나 리튬흡장금속으로 사용해온 주석, 납, 비스무트, 카드뮴 등 저융점 합금은 리튬을 흡장하면 단단해져 잘 깨지는 단점을 보임에 따라 87년부터 다시 금속리튬을 개선해 사용하기 시작했다.

현재는 양극재료로 코발트산리튬을 사용하고 음극재료로 카본을 사용한 제품과 양극에 이산화망간을, 음극에 금속리튬을 사용한 제품이 주로 상품화되고 있는데 특히 최근 시판되고 있는 코발트산리튬, 탄소계 이차전지는 휴대형, 기기용 전지로 사용하기 위한 연구개발이 활발하며 높은 에너지밀도, 급속충전과 긴 수명 등으로 실용성이 우수한 것으로 평가되고 있으나 사용조건에 구애받지 않는 완벽한 안전성 확보는 아직도 미흡한 실정이다.

그러나 리튬이온전지는 안전성 확보가 어렵다는 이유로 상품화를 포기한 미국 및 유럽 전지업체들과 달리 이를 보완하는 보호회로를 개발, 상품화를 실현한 일본 전지업체들에 의해 2차전지 시장에서 빠른 속도로 성장해가고 있다. 일본업체들은 생산능력 확대에 박차를 가하고 있으며 국내업체 가운데서도 태일정밀을 필두로 서통, 삼성전관, LG화학, 로케트전기 등을 비롯해 늦어도 내년부터는 리튬이온전지를 양산한다는 계획 아래 시장참여를 서두르고 있는 업체들이 많아 빠르면 올 하반기부터는 국산 리튬이온전지의 상품화가 기대되고 있다.