2차 전지 시장은 크게 2가지로 나뉜다.
1) 소형전지 시장 (IT모바일 기반 전동공구 등에 필요한 소형전지)
2) 전기자동차 시장
전기차 배터리의 기술력이 크게 성장하는 가운데 세계 각국이 내연기관차의 배기가스 배출을 규제하고 친환경차 도입을 지원하기 위한 다양한 정책을 펼치고 있다.
전기차 배터리를 구성하는 4대 소재에 대해 앞서 다뤘다. 전기차 성능에서 가장 중요한 부분은 '거리 이동'과 '충전 시간'이다. 이차전지의 핵심소재인 음극소재의 경우 전기자동차의 전지성능(용량)에 영향을 미치는 반면 양극소재는 전지수명과 충전시간에 영향을 미친다. 이에 한국 기업은 1회 충전 시 600km 주행거리 달성을 위해 고니켈계 음극재 개발에 박차를 가하는 한편 구조적 안정성이 높고 비용이 저렴한 인조흑연 양극재 등 NCMA(니켈-코발트-망간-알루미늄) 음극재 투자를 확대해 새로운 모빌리티 시대를 준비하며 차세대 제품 개발에 박차를 가하고 있다.
음극재는 양극재, 분리막, 전해질과 함께 전지의 4대 소재 중 하나로 꼽히지만, 그 핵심은 음극재이다. 포지티브 소재가 전체 배터리 생산 비용의 30~40%를 차지한다. 유럽의 경우 음극재 부족으로 배터리 공급이 부족해 전기차 생산이 일시 중단되기도 했다.
상대적으로 고가인 코발트를 줄이면서 고니켈 음극재(NCM, NCA)의 니켈 함량을 높이는 연구가 진행되고 있다. 최근 니켈 함량이 80%를 초과하는 안전성 및 출력 특성을 확보하기 위해 4차 소재 NCMA가 개발되고 있다고 한다.
2차 전지 종류
니켈-카드뮴 전지(Ni-cd)
과거에 가장 널리 사용된 배터리는 매일 반복적으로 사용하면 건전지보다 경제적으로 유리하지만, '메모리 효과'가 있고 배터리 용량을 완전히 방전시키지 않고 충전하는 것이 단점이다.게다가, 카드뮴 생산은 환경적인 위험으로 인해 점차 감소하고 있다.무선 전화, 전기 브러시, 면도기와 같은 일상적인 기기에 적합합니다.
니켈수소전지(Ni-MH)
같은 무게에서 전지는 Ni-Cd 전지에 비해 2배 이상의 전기 용량을 가지며, 1회 충전으로 더 오랜 시간 동안 사용할 수 있어 소자의 크기와 무게를 줄일 수 있다.노트북, 휴대전화 등 비교적 고가의 휴대용 전자제품에 사용되어 왔으나, 현재는 리튬이온 이차전지에 의해 침식되고 있다.
리튬 이온 2차 전지
소형, 경량, 고출력 배터리. 휴대폰에 없어서는 안 될 배터리이며, 비디오 카메라와 휴대폰의 크기와 무게를 줄일 수 있는 배터리이다.
리튬 폴리머 2차 전지
겔상에 전해질을 사용함으로써 전지의 형상이 유연해지고(플라스틱/플렉시블) 얇은 사각형 또는 시트 형태로 전지를 제조할 수 있으며, 아직 전지의 제품 개발이 완료되지 않은 상태이다. 현재 0.5mm까지 얇은 제품이 개발되고 있다. 휴대용 전자제품, 통신장비, 전기차 등에 적용될 전망이다.
납 축전지
전지 역사상 가장 오래된 전지로서 비교적 저렴한 가격으로 제조가 가능하며, 기술 완성도가 높은 전지이다.소형 전기제품부터 자동차, 지게차, 비상전원, UPS, 전기자동차, 태양전지 등 다양한 부품에 적용된다. 현재 사용 가능한 대체 기술이나 배터리는 없다.
_____________________________________________________________________________________
1차 전지와 2차 전지의 차이점은 성능차이인데 일반적으로 같은 재질로 만드는 경우는 1차 전지가 2차 전지보다 용량이 높은 편이다. 다만 2차전지는 역반응이 가능해서 여러번 충전해서 사용할수 있다는 장점이 있다.
니켈, 리튬 모두 전지의 양극에 들어가는 물질로 리튬같은 경우는 거의 모든 종류에 다들어가기때문에, 굳이 리튬전지라고 따로 분류하진 않고 니켈의 경우엔 하이니켈이라고해서 니켈 비중을 높이는 전지를 많이 만들고 있다. 특성의 차이점이라고 하면, 리튬은 전지에 꼭 필요한 기본 이온물질이며, 니켈은 배터리의 에너지밀도를 높여주며 전기자동차 주행거리 향상에 하이니켈 소재가 필수요소이다.
지금 전기차는 리튬이온 배터리나 리튬폴리머 배터리가 주로 장착된다. 그리고 2차전지에 니켈을 넣은 것은 니켈카드뮴, 니켈수소 전지가 오래전에 2차전지의 대명사로 쓰이다가 리튬이온 전지가 보급되면서 현재 널리 쓰이게 되었다. 향후 전기차 배터리에 필수적인 리튬, 고발트, 니켈 등의 소재가격도 유심히 지켜봐야 할 것이다.