2차 전지를 구성하는 4가지 핵심요소는 양극재, 음극재, 전해액, 분리막이 있습니다. 그중 양극재는 배터리의 용량을 결정하며, 음극재는 수명과 충전속도를 결정합니다. 따라서 양극과 음극을 결정할 때 고려해야 할 특징들이 있습니다.
양극재와 음극재 역할과 특징
2차 전지의 양극과 음극의 역할은 충전과 방전을 담당하며 전기 에너지를 만들어내는 소재가 양극재입니다. 반대로 전기 에너지를 저장하고 있다가 방출하는 역할이 음극재입니다.
결국 양극재에서 리튬 이온을 저장하고 있다가 충전할 때 음극재로 리튬 이온을 제공하는 것입니다. 반대로 전기를 사용할 때는 음극재에서 양극재로 리튬이온을 방출하면서 전기에너지를 만들어냅니다. 이때 양극재에서는 양극활물질이 활동하며, 음극재에서는 음극활물질이 활성화 됩니다.
이러한 화학적 메커니즘을 활성화시키기 위해서는 양극재와 음극재의 특성들이 있으며, 여러 가지 사항들을 고려해야 합니다.
| 양극재 특징 | 음극재 특징 | |
| 특성 | 효율적인 환원재 필요 | 효율적인 산화재 필요 |
| 소재 특징 | 전도성이 좋아야함 | 전해질과 안정적인 상태 유지 |
| 제작 공정 | 제작이 단순해야함 | 제작이 단순해야함 |
| 비용 | 낮은 비용 | 낮은 비용 |
| 화학반응 특징 | 높은 전하값 필요 | 적당한 작동 전압 필요 |
| 대표적인 소재 | 리튬과 코발트, 니켈 등 산화물 | 흑연, 실리콘 등 |
배터리 전기 에너지의 수명과 용량을 결정하는 양극재와 음극재는 제작이 가장 간단하면서, 저비용, 대량생산이 가능한 소재이어야 하며, 결국 높은 전압과 용량을 가지고 있는 조합이어야 합니다.