리튬이온전지의 역사

자동차 애플리케이션의 상용화: 2008-오늘날

• 2008년: 최초의 고속도로 합법 생산, 직렬 생산, 리튬 이온 배터리 전지를 사용하는 올 전기 자동차, 충전당 393km이상 주행하는 최초의 생산 올 전기 자동차인 테슬라 로드스터의 출시는 Li-ion 배터리 역사의 새로운 시대를 열었습니다.
• 2011년: Argonne National Laboratory에서 개발된 리튬 니켈 망간 코발트 산화물(NMC) 양극은 BASF에서 상업적으로 제조됩니다.
• 2011년: 일본의 전체 휴대용 2차(즉, 충전식) 배터리 판매량의 66%를 리튬 이온 배터리가 차지했습니다.
• 2014: Amprius사의 상용 배터리는 실리콘 양극을 사용하여 650 Wh/L(20% 증가)에 도달하여 고객에게 제공되었습니다
• 2016: 미즈시마 코이치와 요시노 아키라는 미즈시마가 리튬이온전지의 LiCoO2 양극 소재를 발견하고 요시노가 리튬이온전지를 개발한 공로로 국립재료과학원으로부터 NIMS상을 수상했습니다.
• 2019년 노벨 화학상은 존 굿이너프, 스탠리 위팅엄, 요시노 아키라에게 수여되었습니다.
• 2022: 배터리 스타트업 SPARKZ는 WV 브리지포트에 있는 유리 공장을 제로 코발트 리튬 배터리 생산으로 전환할 계획을 발표했습니다.

 

시장 (Market)

 

  2012년에는 약 6억 6천만 개의 원통형 리튬이온 배터리를 생산했는데, 원통형 배터리로는 1,8650개의 크기가 가장 인기가 많습니다. 테슬라가 목표를 달성한 2014년 40. S 모델의 전기차 1,000대를 인도할 때 S 모델만 해도 2014년 전 세계 원통형 배터리 생산량의 거의 40%를 소비할 것이고, 미국에서도 7104개의 85kWh 배터리가 인기입니다. 2013년부터는 점차 3000mAh 이상의 배터리로 생산을 전환할 것입니다. 2013년에는 연간 평판형 고분자 셀 수요가 7억 개 이상으로 증가할 것입니다.

  리튬 이온 배터리의 가격은 시간이 지남에 따라 하락했습니다. 전체적으로 모든 종류의 리튬 이온 배터리의 가격은 1991년과 2018년 사이에 약 97% 하락했습니다. 같은 기간에 에너지 밀도는 3배 이상 증가했습니다. 에너지 밀도를 높이기 위한 노력이 비용 절감에 상당한 기여를 했습니다.

  2015년 비용 추정치는 300~500 USD/kWh 사이였습니다. 2016년 GM은 쉐보레 EV의 배터리 비용을 145 USD/kWh로 지불하겠다고 발표했습니다. 2017년 가정용 에너지 저장 시스템의 평균 설치 비용은 2015년 1600 USD/kWh에서 2040년 250 USD/kWh로 하락할 것으로 예상되며 2030년까지 가격은 70% 하락할 것으로 예상됩니다. 2019년 일부 전기차 배터리 비용은 150~200달러로 추정되었으며 VW는 차세대 전기차의 경우 100달러/kWh가 될 것이라고 발표했습니다.

 

  배터리는 전력망의 에너지 저장과 부대 서비스를 위해 사용됩니다. 태양광 및 바이오 가스 발전소와 결합하여 Li-ion은 사용 수명을 단축시키지만 빈번한 순환을 통해 더 높은 수율을 달성할 수 있습니다.

  리튬-니켈-코발트-망간 산화물(NCM) 및 리튬-니켈-코발트-알루미늄 산화물(NCA) 음극 분말은 층별 구조 형태를 나타내는 여러 종류가 있습니다. 그것의 화학적 조성은 금속 성분의 몰비에 의해 결정됩니다. NCM(111)(또는 NCM(333))은 니켈, 코발트 및 망간을 갖습니다. 특히 NCM-음극에서, 망간은 전기적으로 활성이 없습니다. 더 높은 코발트 가격 및 니켈 원자 당 소거 가능한 전자의 수(또한 "니켈 리치" 재료로 알려져 있음)가 증가하기 때문에, 니켈 함량(>50%)은 배터리 연구자 및 배터리 제조자 모두에게 높은 존경을 받고 있습니다.

  2019년 현재, NMC 532와 NMC 622는 NMC 811과 심지어 코발트에 대한 의존도를 줄이면서 전기차에 선호되는 저-코발트 유형입니다. 그러나 전기차용 코발트는 2018.200톤 상반기에 비해 81% 증가하여 2019년 상반기 배터리 용량46.3GWh에 해당합니다.

  2010년 전 세계 리튬이온전지 생산능력은 20기가와트였습니다. 여러 소식통에 따르면 2021년 생산량은 200~600GWh로 추정되며, 2023년 전망치는 400~1100GWh입니다.

 

2024.01.15 - [2차전지] - 배터리 재활용

배터리 재활용