이차 전지의 구조 및 개발

1. 이차 전지 개요

이차 전지는 충방전이 반복적으로 가능한 에너지 저장 장치로서, 주로 휴대용 전자기기, 전기자동차, 재생에너지 저장 등 다양한 분야에서 사용되고 있다. 이차 전지는 내부에 에너지를 저장하는 화학반응이 여러 번 역전될 수 있기 때문에 일회용 전지와 달리 여러 번 사용할 수 있는 특징이 있다. 대표적인 이차 전지로는 리튬이온전지, 니켈-수소전지, 니켈-카드뮴전지 등이 있으며, 이 가운데 특히 리튬이온전지는 높은 에너지 밀도와 긴 수명, 낮은 자가방전율로 인해 시장 점유율이 가장 높다. 2022년 글로벌 이차 전지 시장은 약 215조원 규모로 성장하였으며, 연평균 성장률(CAGR)은 15%를 기록하고 있다. 이는 전기차 시장과 재생에너지 확대에 힘입은 결과로 볼 수 있다. 이차 전지는 크게 전극, 전해질, 분리막으로 구성되어 있고, 전극에는 양극(보통 리튬 산화물), 음극(흑연이 주로 사용됨)이 존재한다. 충전 시에는 리튬 이온이 양극에서 음극으로 이동하여 저장되고, 방전 시에는 이 이온들이 다시 양극으로 돌아오면서 전류가 발생한다. 안전성 확보와 수명 연장 등을 위해 전극 소재 개발이 꾸준히 이루어지고 있으며, 최근에는 고체 …