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| [[파일:리튬 코발트 산화물.png|썸네일|300픽셀|오른쪽|리튬 코발트 산화물]] | | [[파일:리튬 코발트 산화물.png|썸네일|300픽셀|오른쪽|리튬 코발트 산화물]] |
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− | '''리튬 코발트 배터리'''(LCO, Lithium Cobalt Oxide battery, LiCoO<sub>2</sub>, 钴酸锂电池)는 [[리튬 코발트]] 산화물을 [[양극재]]로 하는 [[리튬이온 배터리]]의 일종이다. '''LCO 배터리'''라고도 부른다. 리튬 코발트 배터리는 예전부터 연구되었고 현대 배터리 시장의 대부분을 차지하다가, 현재는 전이금속 [[삼원계]] 화합물이 배터리 시장에서 양극 소재로 높은 시장비율을 차지하고 있다. [[층상구조]]를 가지고 있으며 통전하면 [[충방전]] 과정에서 산화 환원 가역반응을 하는 대표적 [[2차전지]]이다. 공칭전압 3.7V(2.5V~4.3V)에 정격용량이 g당 150mA 수준으로 이론적으론 최대 250Wh/kg 수준의 에너지 밀도를 가지고 있다.<ref>배터리공학, 〈[https://blog.naver.com/limitsinx/221691757851 리튬이온배터리의 종류 정리 및 시장분석]〉, 《네이버 블로그》, 2019-10-29</ref> | + | '''리튬 코발트 배터리'''(LCO, Lithium Cobalt Oxide battery, LiCoO2)는 '''[[리튬이온 배터리]]'''의 고전으로 예전부터 연구되었고 현대 배터리 시장의 대부분을 차지하고 있다. 층상구조를 가지고 있으며 통전하면 충·방전과정에서 산화 환원 가역반응을 하는 대표적 [[2차전지]]이다. 공칭전압 3.7V(2.5V~4.3V)에 정격용량이 g당 150mA 수준으로 이론적으론 최대 250Wh/kg 수준의 에너지 밀도를 가지고 있다.<ref>배터리공학, 〈[https://blog.naver.com/limitsinx/221691757851 리튬이온배터리의 종류 정리 및 시장분석]〉, 《 네이버블로그》, 2019-10-29</ref> |
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− | 리튬이온 배터리에서 산화 및 환원 반응을 일으키는 원소는 [[리튬]]이 아니라 [[코발트]](<sub>27</sub>Co)이다. 코발트(<sub>27</sub>Co, cobalt)는 배터리의 안정성을 높여주는 필수 원소이다. | + | 리튬이온 배터리에서 산화 및 환원 반응을 일으키는 원소는 리튬이 아니라 코발트(27Co)입니다. 코발트(27Co, cobalt)는 배터리의 안정성을 높여주는 필수 원소이다. |
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| == 개요 == | | == 개요 == |
− | 리튬 코발트 산화물 (LiCoO<sub>2</sub>) 배터리는 탄산 리튬과 코발트로 만들어지며 높은 특정 에너지와 함께 매우 안정적인 용량을 특징으로 하여 [[스마트폰]], [[노트북]], [[디지털카메라]]와 같은 모바일 장치와 함께 사용하는 데 널리 사용된다. | + | 리튬 코발트 산화물 (LiCoO2 2 ) 배터리는 탄산 리튬과 코발트로 만들어지며 높은 특정 에너지와 함께 매우 안정적인 용량을 특징으로 하여 스마트 폰, 노트북, 디지털 카메라와 같은 모바일 장치와 함께 사용하는 데 널리 사용된다. |
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| 내부적으로는 산화 코발트 음극과 탄소 흑연 양극으로 구성된다. 방전하는 동안 리튬 이온은 양극에서 음극으로 이동하고 충전주기 동안 프로세스가 반대로 진행된다. 이러한 배터리에는 상대적으로 짧은 수명주기, 낮은 열 안정성, 더 작은 부하 용량 등 몇 가지 단점이 있다. 즉, 빈번한 재충전이 필요하다. | | 내부적으로는 산화 코발트 음극과 탄소 흑연 양극으로 구성된다. 방전하는 동안 리튬 이온은 양극에서 음극으로 이동하고 충전주기 동안 프로세스가 반대로 진행된다. 이러한 배터리에는 상대적으로 짧은 수명주기, 낮은 열 안정성, 더 작은 부하 용량 등 몇 가지 단점이 있다. 즉, 빈번한 재충전이 필요하다. |
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− | 1980년 존 구디너프 교수는 머티리얼즈 리서치 블러틴(Materials Research Bulletin)에 리튬배터리의 양극 물질로 '리튬코발트산화물(LiCoO2)'을 제안하는 논문을 발표했다. 이후 일본 [[소니]](SONY)는 리튬코발트산화물을 양극 물질로 채택해 배터리를 만들었고, 1990년대 초반부터 휴대용 전자기기에 리튬이온배터리가 쓰이면서 폭발적으로 대중화되기 시작했다.<ref>박태진 연구원, 〈[https://news.unist.ac.kr/kor/unist-magazine-2018-summer_idol-scientist/ 배터리 역사 쓰는 스승과 제자의 ‘충분히 멋진’ 도전!]〉, ''UNIST'', 2018-10-10</ref>
| + | 존 구디너프 교수는 1980년 '''[[미즈시마 코이치]]''' [[도시바]] 연구 개발 센터 프론티어 연구 실험실 특별 연구원과 함께 리튬 코발트 산화물이 2차전지의 양극으로 사용할 수 있음을 발견했다. 에너지 밀도를 크게 향상시켜 리튬이온 배터리의 실현에 필수적인 업적을 남겼다. |
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− | 하지만 코발트가 쉽게 산화되는 성격이 있어 전극간의 Short가 나거나 고온 혹은 강한 충격에 폭발하거나 연소하는 문제가 있다. 이온 전해질의 위험성을 보완하기 위해 폴리머 전해질을 사용하는 [[리튬 폴리머 배터리]]가 상용화 되었으나 근본적으로 극복하지는 못한 상태이다. 또한 방전 시 일정 전압(2.6V~2.7V)이하로 방전되게 되면 용량이 현저하게 줄어드는 문제가 있다. 이를 방지하기 위해 배터리 자체에 PCM회로를 부착하여 일정 전압 이하로 방전되는 것을 차단해 주는 방법으로 보완하고 있다.<ref>오로라 모바일, 〈[https://blog.naver.com/behappydw/115422348 리튬 이온 전지의 종류와 특성, 리튬 폴리머, 리튬 코발트 산화물, 리튬 인산철, 리튬 망간 ]〉, 《네이버 블로그》, 2010-10-23</ref>
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− | == 장점 ==
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− | 리튬 코발트 배터리는 주로 휴대전화와 노트북 컴퓨터 및 기타 휴대용 전자기기를 만드는 리튬이온 배터리의 양극재로 쓰인다. 리튬 코발트 배터리는 구조가 안정적이고 용량이 높으며 종합적인 성능이 뛰어나지만 안전성이 떨어지고 원가가 매우 높아 주로 중소형 배터리 셀에 사용되며 노트북, 휴대전화, MP3/4 등 소형 전자기기에 널리 사용되며 공칭 전압이 3.7V이다.
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− | * 전기화학적 성능이 우수하다.
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− | * 가공 성능이 우수하다.
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− | * 탭밀도가 높아 배터리 부피 대비 용량 향상에 도움이 된다.
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− | * 제품의 성능은 안정적이고 일관성이 있다.
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− | == 단점 ==
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− | * 안정성이 떨어진다.
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− | * 원가가 매우 높다.
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− | * 수명이 길지 않으며 재료 안정성도 떨어진다.
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− | == 전기차 적용 ==
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− | [[파일:테슬라가 사용한 18650배터리.png|썸네일|300픽셀|오른쪽|테슬라가 사용한 18650배터리]]
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− | 리튬 코발트 배터리를 처음 전기차 배터리로 사용한 것은 [[테슬라]]가 유일하다. 테슬라는 18650형 리튬 코발트 배터리를 채택하였다. 전 기차의 핵심 부품 중 하나인 테슬라의 배터리는 한때 비웃고 구설수에 올랐으며, 심지어 매출이 폭발적으로 늘었음에도 배터리 기술이 낡고 핵심 경쟁력이 없다는 업계 전문가들도 많았다. 이 배터리는 노트북이나 컴퓨터에 주로 사용돼 전기자동차에는 적용이 힘들고 안전에 문제가 있다는 이유에서다.
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− | 테슬라는 산하 [[로드스터]]와 [[모델S]]에 18650 리튬코발트 배터리를 채택했다. [[리튬 인산철 배터리]]와 비교하여 이런 배터리는 기술이 비교적 성숙하고 출력이 높으며 에너지 밀도가 높으며 일치성도 높지만 안전계수가 비교적 낮고 열특성과 전기특성이 비교적 낮고 원가도 상대적으로 높다.<ref>钜大LARGE, 〈[http://www.juda.cn/news/114867.html 钴酸锂电池有哪些优缺点?为什么特斯拉坚持使用钴酸锂电池?]〉, 《钜大》, 2019-12-16</ref>
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| {{각주}} | | {{각주}} |
| == 참고자료 == | | == 참고자료 == |
| * "[https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium_cobalt_oxide Lithium cobalt oxide]", ''Wikipedia'' | | * "[https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium_cobalt_oxide Lithium cobalt oxide]", ''Wikipedia'' |
− | * 〈[https://baike.baidu.com/item/%E9%92%B4%E9%85%B8%E9%94%82%E7%94%B5%E6%B1%A0/1200213?fr=aladdin 钴酸锂电池]〉, 《百度百科》
| + | * 배터리공학, 〈[https://blog.naver.com/limitsinx/221691757851 리튬이온배터리의 종류 정리 및 시장분석]〉, 《 네이버블로그》, 2019-10-29 |
− | * 배터리공학, 〈[https://blog.naver.com/limitsinx/221691757851 리튬이온배터리의 종류 정리 및 시장분석]〉, 《네이버 블로그》, 2019-10-29 | |
− | * 박태진 연구원, 〈[https://news.unist.ac.kr/kor/unist-magazine-2018-summer_idol-scientist/ 배터리 역사 쓰는 스승과 제자의 ‘충분히 멋진’ 도전!]〉, ''UNIST'', 2018-10-10<
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− | * 钜大LARGE, 〈[http://www.juda.cn/news/114867.html 钴酸锂电池有哪些优缺点?为什么特斯拉坚持使用钴酸锂电池?]〉, 《钜大》, 2019-12-16
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− | * 오로라 모바일, 〈[https://blog.naver.com/behappydw/115422348 리튬 이온 전지의 종류와 특성, 리튬 폴리머, 리튬 코발트 산화물, 리튬 인산철, 리튬 망간 ]〉, 《네이버 블로그》, 2010-10-23
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| == 같이 보기 == | | == 같이 보기 == |
− | * [[리튬]]
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− | * [[코발트]]
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− | * [[배터리]]
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| * [[리튬이온 배터리]] | | * [[리튬이온 배터리]] |
| * [[리튬 하이니켈 배터리]] | | * [[리튬 하이니켈 배터리]] |
| * [[리튬 인산철 배터리]] | | * [[리튬 인산철 배터리]] |
− | * [[LCO]]
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− | {{배터리|검토 필요}} | + | {{배터리|토막글}} |