배터리에 들어가는 전구체가 뭔가요?
요즘 K배터리가 난리인데요, 양극재가 중요한데, 또 여기에 전구체가 중요하다고 합니다. 양극재는 배터리의 핵심소재인데 전구체는 뭔가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.
전구체(前驅體, 영어: precursor) 또는 전구물질(前驅物質) 또는 선구 물질(先驅物質)은 화학에서 다른 화합물을 생성하는 화학 반응에 참여하는 화합물이다.
그리고,
전구체는 배터리 성능을 좌우하는 양극재를 만드는데 필요한 핵심재료다.
니켈, 코발트, 망간 등을 적정 비율로 배합해 만든다.
여기에 리튬을 섞으면 양극재가 완성된다. 양극재 재료비의 70%는 전구체가 차지한다.
아래는 인터넷 대학생 신재생에너지 기자단에서 올려 놓은 자료입니다.
설명이 잘되어 있어서 붙여 놓습니다.
전구체(Presucor)란, 다른 화합물을 생성하는 화학반응에 참여하는 화합물을 일컫는 말이다. 양극 활물질에서 전구체는 금속산화물 또는 금속 수산화물이며, 리튬계 물질은 수산화리튬 또는 탄산 리튬이 사용된다.
전구체 제조는 금속 용액 제조 - 공침 - 세척 및 건조를 통해 이루어진다. 먼저 황산 등 강산 용액에 금속을 용해해 금속 용액을 만든다. 활물질에 적용될 다양한 금속 용액을 섞어 혼합 금속 용액을 제조한다. 이 용액에서 금속 이온은 물 분자(산소)의 전자와 약하게 결합되어 있기 때문에 침전을 용이하게 하기 위해 착화제를 첨가한다. 주로 암모니아(NH3)가 사용되며, 이 경우 암모니아의 질소가 전자를 제공하여 금속이온과 약하게 결합한다. 이렇게 형성된 착이온은 안정적으로 다른 음이온과 반응할 수 있는 상태가 되어 NaOH 등의 용액을 첨가하면 OH-이온과 수산화물을 형성하게 된다. 이 수산화물이 응집되면 침전되게 되는데, 이 침전물을 세척하면 전구체로 사용할 수 있다.
그 예시로 NCM에 대한 제조 공정은 다음과 같다.
1. Ni, Co, Mn 수화물 용액 제조 (강산 용액에 금속을 용해하여 금속 용액 제조)
2. 금속 수화물 용액과 착화제, pH 조절제를 혼합 및 교반 하여 공침
3. (NiCoMn)복합수산화물을 세척 및 건조 (전구체 제조 완료)
4. 위의 복합수산화물을 고온 분위기에서 반응시켜 복합금속산화물 제조
5. 복합금속산화물과 리튬계 물질(LiOH, Li2CO3 등)을 고온 산소 분위기에서 소성
6. NCM 제조 완료
안녕하세요. 박재민 과학전문가입니다.
배터리 전구체는 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 말합니다. 전구체는 리튬 이온 배터리의 충전과 방전에 중요한 역할을 담당합니다. 니켈 (Ni), 코발트 (Co), 망간 (Mn), 알루미늄 (Al) 등이 혼합되어 리튬과 결합해 양극재가 완성됩니다.
안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.전구체는 양극재가 되기 이전 단계의 물질로, 니켈·코발트·망간 등 원료들을 섞은 화합물을 말합니다. 여기에 리튬을 더하면 양극재가 된다고 합니다. 이런 양극재 원가에서 전구체가 차지하는 비중은 약 60%수준입니다.
안녕하세요. 형성민 과학전문가입니다.
배터리 내부에 들어가는 전구체는 전해질입니다. 전해질은 이온을 포함한 전기를 전달할 수 있는 용액 또는 고체입니다. 일반적으로 리튬 이온 전지에서는 리튬 염이 전해질로 사용되며, 수소 연료전지에서는 수소와 산소가 전해질로 사용됩니다.