20211221 하이니켈/차세대분리막

https://youtu.be/sdOgYbul1rE

하이니켈

 

- 하이니켈은 니켈의 비중을 80% 이상으로 높인 배터리, 배터리의 에너지밀도를 높일 수 있고, 코발트 비중을 줄이면서 원가절감이 가능함.

 

- NCM(8:1:1), NCM(9:0.5:0,5) 등의 양극재가 유통되고 있고, 최근에는 NCM에 알루미늄을 첨가하여 NCMA도 유통되고 있음. NCMA는 현재 엘엔에프만 생산하고 있음.(2021년 10월기준)

 

- NCMA는 LGES에서 사용하고 있고, 이를 이용한 배터리는 테슬라와 GM 등이 채용 중에 있음. 코발트 비중이 0.5%이고, NCM 배터리의 장수명과 NCA의 고출력 장점을 절충한 배터리. 출력이 필요한 SUV, 전기트럭 등에 사용됨.

 

- 하이니켈의 가격은 일반 삼원계대비 20% 정도 비싸지만, 그럼에도 양극재 변화에 따른 Gwh당 원가가 더 크게 하락하기 때문에 배터리 제조사들이 적극적으로 도입할 전망.

 

- 하이니켈의 단점은 니켈 비중을 높이면 화재사고의 위험성도 증가한다는 점. 이를 보완하기 위해서 알루미늄을 추가하여 반응성을 낮추거나, 알루미늄과 특수 코팅을 병행하는 방법을 사용함. 이를 통해서 열화를 최소화하는 것이 목적. 또는 분리막을 기존의 ㅡ 형태에서, Z자 형태로 변경하여 양극과 음극을 완벽하게 분리하는 방법을 쓰기도 함. 최근 NCMA의 경우 니켈 비중을 98%까지 올린 제품도 개발됨.(국내 에스엠랩)

- http://www.mtnews.net/news/view.php?idx=11520

 

- 하이니켈의 단점을 보완하기 위해서 양극재 결정을 다결정 니켈입자에서 단결정 니켈입자로 변경하는 것도 시도되고 있음. 다결정양극재를 압연하여 만든 양극재 결정은 전해액 분해로 인한 가스발생이 큰 반면, 단결정 양극재를 압연한 결정은 상대적으로 가스발생이 적음. 여기에 세라믹코팅 등의 방법을 이용하면 열 안정성을 높일 수 있음.

 

 

 

차세대 분리막

 

- 분리막의 기술적 발전에서 가장 핵심이 되는 것은 박막화, 고강도, 기공의 균일성 및 코팅 분야.

 

- 박막화는 더 얇은 분리막을 통해서 활물질의 첨가 비중을 늘리는 것으로 현재 아이기기 배터리는 5~7마이크로미터, 전기차는 9~12마이크로미터 수준으로 탑재되고 있음. 현재 국내 SKIET의 목표는 4~7마이크로미터의 두께로 기존의 제품과 동등한 성능을 내는 것을 목표로 함.

 

- 고강도는 더 얇은 막으로 두꺼운 막의 성능을 위해 가장 중요한 부분이며, 이를 위해서는 연신기술, PE분자량이 많은 원단, 세라믹코팅 기술이 필요함.

 

- 기공의 균일성은 기본적으로 리튬이온의 이동이 원활하게 하는 기본 요건.

 

- 코팅 기술은 양면을 세라믹으로 코팅하는 기술로, 고객사들은 코팅이 되지 않은 분리막을 구매하여 직접 코팅을 하기도 하고, 코팅된 분리막을 구매하기도함. SKIET는 기본적으로 CCS라는 코팅 기술을 가지고 있는데, 3세대 CCS에서는 열에 더 강하게 버티는 바인더를 이용해서 강도를 높이고 있음. 동시에 에너지 밀도를 향상시켰음. 삼성SDI와 LG화학은 각각 코팅 기술을 가지고 있음.