[주식 재료 공략] 2차 전지에 대해 알아보자

1. 2차전지란 무엇인가 

 
1차 전지는 일회용 전지로, 한 번 사용 후 폐전지 처리를 해야합니다. 대표적인 1차 전지로는 알카라인 건전지, 아연-탄산망간 건전지, 리튬 건전지 등이 있습니다.

2차 전지는 충전이 가능한 전지로, 반복적으로 충전 및 방전이 가능합니다. 대표적인 2차 전지로는 리튬이온 배터리가 있습니다.
리튬이온 배터리의 장점으로는 충전이 빠르고, 에너지 밀도가 높아서 작은 크기에 많은 에너지를 저장할 수 있다는 점이 있습니다. 또한, 메모리 효과가 적어서 충전 이전과 동일한 성능을 유지하고, 새로운 충전 시에도 성능 저하가 거의 없습니다.

하지만 리튬이온 배터리는 전압 변동에 민감하며, 고온에서의 사용이나 충전, 방전 시에는 안전에 주의해야 합니다. 또한, 전기 자동차 등 대용량 배터리로 사용되는 경우에는 배터리 수명과 충전 시간, 배터리 용량 등의 문제가 아직 해결되지 않아서 연구가 계속 진행되고 있습니다.
 

2. 2차전지 4대 구성요소 

우리는 오늘 리튬이온 배터리에 대해 알아보겠습니다

 

양극재-전자를 받아들이는 부분으로, 대개는 리튬, 나트륨, 칼륨 등의 금속을 사용합니다.

 

출처: 삼성 SDI

양극재로 사용하는 금속의 종류와 비율에 따라 다른 특징을 가지게 되는데 
보통 요즘 가장 핫이슈인 전기차에서 사용하는 배터리용 양극재는 출력과 성능을 높일수 있는 NCA(Nikcel, Cobalt, Aluminum) NCM(Nikcel, Cobalt,Manganese), LMO(Litume, Manganese, Oxygen)의 양극재가 많이 사용된다.
LFP는 안정성이 탁월하여 중국 전기차 업체에서 사용하고 있지만 부피가 크고 출력이 낮아 다른 나라에서는 사용하고 있지 않다. 
양극재 성장 방향은 에너지 밀도와 전압의 강도를 개선 하는 방향으로 나아가고 있다. 
니켈의 함양을 높이는 즉 하이니켈 양극재 개발에 박차를 가하고 있기 때문에 니켈의 동향에 대해 추적 관찰할 필요성이 있다.
 
 
 

음극재- 양극재에서 받은 전자를 방출하며 전류를 흐르게 하는 부분으로, 대개는 흑연, 그래핀, 이산화 망간 등의 물질을 사용합니다.

현재 가장 많이 사용되는 음극재는 흑연이며 규칙적인 분자구조를 가지고 있어 양극재에서 나온 이온이 흑연의 사이로 들어가 저장이 된다.
하지만 대용량 배터리를 요구 하는 추세라 실리콘이 현재 연구되고 있다. 우리 주식 하는 사람들은 사실 위의 2차전지 구조나 구성요소 보다 앞으로 나아가는 추세를 파악해야 한다.  
신재료, 신기술을 빨리 확인해 두고 기다렸다가 때가 왔을 때 매매를 들어가야 한다. 
 
그래서 실리콘 기술에 대해 좀더 깊숙하게 들어가 보자 
 
음극재 발전 방향: 충전시간 단축에 초점에 두고 실리콘 음극활 물질에 첨가 하는 기술을 연구중이다. 
실리콘을 사용했을 때 단점을 보완하기 위한 CNT 도전재를 사용한다고 합니다. 
 
실리콘이 첨가되면 구조적 안정성에 문제가 생긴다고 한다. 
리튬 이온이 실리콘에 저장될 때마다 음극의 부피가 커지는 현상이 발행해 몇 번 추방전을 반복하다 보면 전지의 급격한 에너지 용량 감소가 발생하고 수명이 짧아지게 된다. 
또한 음극재 표면에 형성되는 보호막층이 쉽게 파괴되는데 이는 전해질에 의해 다시 생성되고 파괴되고를 반복하며 보호막층이 두꺼워 진다. 
그 결과 리튬 충방전이 안되어 배터리 수명을 단축시키는 문제를 발생 
 
실리콘 단점을 줄이기 위해 CNT를 사용하면 음극재의 팽창을 잡아줄 수 있다. 
그래서 우리는 CNT 기술에 대해 체크해둘 필요가 있는데 현재 국내에서 그리고 세계적으로 음극재 도전재 CNT
기술을 상용화는 나노신소재가 유일하다고 한다. 
 

나노신소재 최근 주가가 이를 대변하고 있다. 하락장에서도 꾸준하게 상승하고 있다. 이런 기업의 내용이 있더라 알아두시고 cnt는 나노신소재더라 머리속에 각인해두면 된다. 
 
 

전해질- 양극과 음극사이 리튬이온이 잘 이동할 수 있도록 하는 역할을 합니다. 전해질은 리튬이온 배터리의 경우에는 리튬 염을 이용하며, 나트륨 이온 배터리의 경우에는 나트륨 염을 사용합니다.

 

분리막-전해질과 양극, 음극을 담는 용기로, 대개는 금속, 플라스틱 등으로 제작됩니다. 분리막 전지 내부의 화학 반응을 차단하고, 전해질과 양극, 음극이 서로 닿지 않도록 합니다.

분리막은 리튬이온이 이동할 수 있도록 완전히 막혀있지는 않고 작은 구멍이 뚫려있습니다. 다만 양극과 음극의 접촉을 피하게 설계되어 있습니다 
분리막이 있는 이유는 산화환원에 작용에 따라 이온 전자가 이동하며 전기를 발생 시키는데 분리가 되어 있지 않으면 
이온이 이동하지 않고 그결과 열만 발생하게 됩니다. 이때문에 양그과 음극이 접촉하면 폭발하는 현상이 일어납니다. 
 

3. 2차전지 섹터의 관련 주식들 

배터리 셀( 양극재+음극재+분리막+전해질) 업체로는 우리가 잘 알고있는 
LG에너지 솔루션, 삼상 SDI, SK이노베이션 , 파나소닉 ,CATL,BYD
 
양극재 : 에코프로비엠, 포스코케미칼, 엘앤에프
전해질: 솔브레인,동화기업,엔켐
음극재:포스코케미칼
분리막:SK아이이테크놀로지