수산화리튬과 탄산리튬 비교, 2차전지 활용 방법

 

수산화리튬과 탄산리튬은 리튬 이온 배터리와 같은 2차전지의 주요 구성 요소로 사용되며, 각각 다른 특성과 용도를 갖고 있습니다. 아래에서는 각각의 차이점 및 장단점을 알아보고 2차전지 산업에서 어떻게 사용되고 활용되는지 알아보도록 하겠습니다. 

 

수산화리튬과 탄산리튬의 비교

 

수산화리튬 (LiOH - Lithium Hydroxide)

 

▶ 화학식 : LiOH

▶ 외관 : 고체로 나타남

▶ 특징 : 수산화리튬은 고체 상태로 존재하며 전기화학적으로 안정한 성질을 가집니다. 주로 높은 순도의 수산화리튬이 사용되며, 이것은 전기차 및 에너지 저장 시스템에서 사용되는 고에너지 밀도 배터리에서 중요한 역할을 합니다. 수산화리튬은 전해질 소재로 사용되며, 전기화학적 안정성과 높은 화학 반응 효율을 제공합니다.

▶ 장점 

 ○ 고에너지 밀도 : 수산화리튬은 높은 에너지 밀도를 가지며, 큰 용량을 제공합니다. 이로써 더 많은 에너지를 저장하고 높은 성능을 제공할 수 있습니다.

 ○ 전기화학적 안정성 : 전기화학적 안정성이 뛰어나며, 더 긴 수명을 가지며 배터리의 성능을 유지합니다.

▶ 단점

 ○ 고가 : 수산화리튬은 비교적 고가의 소재이며, 이로 인해 전체 배터리 비용을 높일 수 있습니다.

 ○ 고온 환경에서의 문제 : 고온에서는 안정성이 감소하고 열 분해 가능성이 증가할 수 있습니다.

 

탄산리튬 (Li2CO3 - Lithium Carbonate)

 

▶ 화학식 : Li2CO3

▶ 외관 : 백색 분말

▶ 특징 : 탄산리튬은 고체 상태로 존재하지만 비교적 덜 밀도가 높습니다. 주로 리튬 원료로 사용되며, 리튬 급상승 시장에서 중요한 역할을 합니다. 리튬이 탄산리튬 형태로 채굴되고 추출되며, 이것은 다양한 리튬 이온 배터리의 전구체로 사용됩니다.

▶ 장점

 ○ 저비용 리튬 소재 : 탄산리튬은 리튬의 초기 생산 단계에서 사용되는 원료로서 저비용입니다.

 ○ 안정성 : 탄산리튬은 상대적으로 안정된 화학 물질로, 다양한 환경 조건에서 안정적으로 사용될 수 있습니다.

 ○ 고온 환경에서 용이한 처리 : 탄산리튬은 고온 조건에서 수산화리튬보다 더 안정하게 작용하므로, 일부 고온 응용분야에서 유용합니다.

▶ 단점

 ○ 에너지 밀도 : 수산화리튬에 비해 에너지 밀도가 낮습니다. 따라서 용량이 작은 배터리 응용분야에 적합하지만, 대용량 배터리 응용분야에서는 성능이 제한될 수 있습니다.

 

2차전지 배터리 활용 방법

 

수산화리튬과 탄산리튬은 2차전지 배터리 양극재에 사용됩니다. 탄산리튬 LFP(리튬인산철 Lithium Fe Phosphate)배터리 양극재에 사용되고, 수산화리튬은 삼원계(NCM/NCA)배터리 양극재에 사용됩니다. 

 

삼원계(NCM/NCA)배터리

 

수산화리튬을 소재로 하는 삼원계 배터리는 높은 에너지 밀도를 가지고 있으며, 상대적으로 작고 가벼운 배터리를 만들 수 있습니다. 높은 출력을 지원하며 빠른 가속 및 고속 주행을 가능하게 합니다. 빠른 충전이 가능하며 충전효율이 뛰어납니다. 고에너지 밀도로 긴 주행거리와 긴 수명을 갖고 있어 전기 자동차와 에너지 저장 시스템과 같은 대용량 배터리 응용분야에 사용되고 있습니다.

 

 

LFP(리튬인산철 Lithium Fe Phosphate)배터리

 

탄산리튬을 소재로 하는 LFP배터리는 안정성이 뛰어나고 열에 강합니다. 또한 긴 수명을 가지고 있을 뿐만 아니라 충전 및 방전 사이클 수가 높습니다. 원재료의 비용이 낮기 때문에 비용 효율성에 있어서도 뛰어나다고 할 수 있습니다. 상대적으로 친환경적이라는 평가도 받고 있습니다. 하지만 에너지 밀도가 낮아 동일한 용량을 가진 배터리보다 크고 무겁다는 단점도 있습니다. LFP배터리는 비용 효율적인 배터리로 사용되며, 저용량 배터리와 일부 신재생 에너지 시스템에 사용되고 있습니다.

 

탄산리튬과 수산화리튬은 각자의 특성을 고려하여 다양한 2차 전지 응용분야에서 사용되며, 선택은 용도 및 성능 요구에 따라 결정됩니다. 각각의 장점에 맞춰 탄산리튬은 LFP배터리 양극재에 사용되고 있으며, 수산화리튬은 삼원계(NCM/NCA)배터리 양극재에 활용되고 있습니다.