[배터리 인사이드]④리튬이온 이동 돕는 전해질

[이데일리 경계영 기자] 배터리(이차전지)에서 리튬이온이 양극(+)과 음극(-)을 오가며 충·방전할 수 있도록 돕는 물질이 전해질이다.

현재 리튬이온배터리의 경우 전해질이 액체다보니 전해액이라고도 부른다. 전해액은 양극과 음극의 표면을 안정화하는 동시에 배터리의 수명이나 특성을 향상시킨다.

전해액은 △리튬이온이 이동하는 통로 역할을 하는 염 △염을 잘 녹여 리튬이 원활하게 이동할 수 있도록 돕는 용매 △용매가 분해되지 않도록 먼저 분해돼 양·음극 표면에 보호막을 형성하는 첨가제 등으로 구성된다.

리튬이온 배터리에 공통적으로 적용되는 염은 리튬·인산·불소로 구성된 LiPF6이다. 이는 이온이동도나 용해도, 화학적 안정성이 높다는 특성이 있다.

용매는 이온 화합물을 분리시켜주는 유전상수가 높아야 하고 리튬이 원활하게 이동할 수 있도록 점도가 낮아야 한다. 현재 주로 에틸렌 카보네이트(EC)가 쓰인다. 첨가제의 경우 고온에서의 성능과 수명을 개선하고자 비닐렌 카보네이트(VC), 플루오르 에틸렌 카보네이트(FEC) 등이 사용된다.

SNE리서치에 따르면 배터리 전해액 시장 수요는 지난해 13만5000t에서 2025년 109만3000t으로 확대될 것으로 예상된다. 연평균 성장률이 42%에 달하는 셈이다.

업체별 출하량 순위는 2018년 기준 중국 티엔치(Tinci)가 점유율 20%로 1위를 차지했고 중국 캡켐(Capchem) 14%, 중국 화롱(Huarong) 10%, 일본 센트럴글래스(Central glass)·우베(Ube) 각 9% 등 중국과 일본이 상위권을 차지하고 있다.

(자료=삼성SDI)