에너지 저장 배터리의 장점은 무엇인가요?

중국 에너지 저장 산업의 기술 발전 방향 – 전기화학 에너지 저장: 현재 리튬 배터리의 일반적인 양극 소재로는 리튬코발트산화물(LCO), 리튬망간산화물(LMO), 리튬철인산염(LFP) 및 삼원계 소재가 주로 사용됩니다. 리튬코발트산화물(LCO)은 고전압, 높은 배터리 용량 밀도, 안정적인 구조 및 우수한 안전성을 갖춘 최초의 상용 양극 소재이지만, 가격이 높고 용량이 낮다는 단점이 있습니다. 리튬망간산화물(LMO)은 가격이 저렴하고 고전압을 제공하지만, 사이클 성능이 좋지 않고 용량 또한 낮습니다. 삼원계 소재는 니켈, 코발트, 망간(NCA 외)의 함량에 따라 용량과 가격이 달라지며, 전체 에너지 밀도는 리튬철인산염과 리튬코발트산화물보다 높습니다. 리튬철인산염은 가격이 저렴하고 사이클 성능과 안전성이 우수하지만, 전압 플랫폼이 낮고 배터리 용량 밀도가 낮아 전체 에너지 밀도가 낮습니다. 현재 전력 부문에서는 삼원계 소재와 리튬철이 주로 사용되고 있으며, 소비 부문에서는 리튬코발트 소재의 사용이 더 많습니다. 음극 재료는 탄소 재료와 비탄소 재료로 나눌 수 있습니다. 탄소 재료에는 인조 흑연, 천연 흑연, 메조상 탄소 미세구, 연질 탄소, 경질 탄소 등이 있으며, 비탄소 재료에는 티탄산리튬, 실리콘계 재료, 주석계 재료 등이 있습니다. 현재 천연 흑연과 인조 흑연이 가장 널리 사용되고 있습니다. 천연 흑연은 비용과 비용량 측면에서 장점이 있지만, 사이클 수명이 짧고 균일성이 떨어집니다. 반면 인조 흑연은 상대적으로 균형 잡힌 특성을 가지며, 우수한 순환 성능과 전해액과의 호환성을 제공합니다. 인조 흑연은 주로 대용량 차량용 배터리와 고급 소비자용 리튬 배터리에 사용되는 반면, 천연 흑연은 주로 소형 리튬 배터리와 일반 소비자용 리튬 배터리에 사용됩니다. 비탄소 재료 중 실리콘계 재료는 지속적인 연구 개발이 진행 중입니다. 리튬 배터리 분리막은 제조 공정에 따라 건식 분리막과 습식 분리막으로 나눌 수 있으며, 습식 분리막의 습식 막 코팅이 주요 추세가 될 것입니다. 습식 공정과 건식 공정은 각각 장단점이 있습니다. 습식 공정은 기공 크기가 작고 균일하며 박막이 얇지만, 투자 비용이 많이 들고 공정이 복잡하며 환경 오염이 심각합니다. 건식 공정은 상대적으로 간단하고 부가가치가 높으며 환경 친화적이지만, 기공 크기와 다공성을 제어하기 어렵고 제품을 얇게 만들기가 어렵습니다.

중국 에너지 저장 산업의 기술 발전 방향 – 전기화학 에너지 저장: 납축전지(VRLA)는 전극의 주성분이 납과 그 산화물이고 전해액은 황산 용액인 배터리입니다. 충전 상태에서 납축전지의 양극 주성분은 이산화납이고 음극 주성분은 납입니다. 방전 상태에서는 양극과 음극 모두 황산납이 주성분입니다. 납축전지의 작동 원리는 이산화탄소와 스펀지형 금속 납을 각각 양극과 음극 활성 물질로, 황산 용액을 전해액으로 사용하는 배터리의 일종입니다. 납축전지는 비교적 성숙한 산업망, 안전한 사용, 간편한 유지보수, 저렴한 가격, 긴 수명, 안정적인 품질 등의 장점을 가지고 있습니다. 단점으로는 느린 충전 속도, 낮은 에너지 밀도, 짧은 사이클 수명, 오염 발생 가능성 등이 있습니다. 납축전지는 통신, 태양열 시스템, 전자 스위칭 시스템, 통신 장비, 소형 백업 전원 공급 장치(UPS, ECR, 컴퓨터 백업 시스템 등), 비상 장비 등의 대기 전원으로 사용되며, 통신 장비, 전기 제어 기관차(데이터 수집 차량, 자동 운송 차량, 전기 자동차), 기계 공구 시동 장치(무선 드릴, 전동 드라이버, 전동 슬레지스터), 산업 장비/계측기, 카메라 등의 주 전원으로도 사용됩니다.

중국 에너지 저장 산업의 기술 발전 방향 – 전기화학 에너지 저장: 액체 흐름 전지 및 나트륨-황 전지. 액체 흐름 전지는 불활성 전극에서 용해성 전기쌍의 전기화학 반응을 통해 전기를 저장하고 방출할 수 있는 전지의 일종입니다. 일반적인 액체 흐름 전지 단원 구조는 양극 및 음극, 격막과 전극으로 둘러싸인 전극실, 전해액 탱크, 펌프 및 배관 시스템으로 구성됩니다. 액체 흐름 전지는 액체 활성 물질의 산화환원 반응을 통해 전기 에너지와 화학 에너지의 상호 변환을 실현하여 전기 에너지를 저장하고 방출할 수 있는 전기화학 에너지 저장 장치입니다. 액체 흐름 전지에는 다양한 유형과 특정 시스템이 있습니다. 현재 전 세계적으로 심도 있게 연구되고 있는 액체 흐름 전지 시스템은 전바나듐 액체 흐름 전지, 아연-브롬 액체 흐름 전지, 철-크롬 액체 흐름 전지, 그리고 폴리황화나트륨/브롬 액체 흐름 전지의 네 가지뿐입니다. 나트륨-황 전지는 양극, 음극, 전해액, 격막 및 외피로 구성되어 있으며, 일반적인 이차 전지(납축전지, 니켈-카드뮴 전지 등)와는 구조가 다릅니다. 나트륨-황 전지는 용융 전극과 고체 전해액으로 이루어져 있습니다. 음극의 활성 물질은 용융 금속 나트륨이고, 양극의 활성 물질은 액체 황과 용융 폴리황화나트륨입니다. 나트륨-황 전지의 음극은 액체 황으로, 음극은 액체 나트륨으로 구성되며, 중간에 세라믹 재질의 베타 알루미늄 튜브가 삽입되어 있습니다. 전극을 용융 상태로 유지하기 위해 전지의 작동 온도는 300°C 이상으로 유지해야 합니다. 중국 에너지 저장 산업의 기술 발전 방향 – 연료 전지: 수소 에너지 저장 전지. 수소 연료 전지는 수소의 화학 에너지를 전기 에너지로 직접 변환하는 장치입니다. 기본 원리는 수소가 연료 전지의 양극으로 들어가 촉매 작용으로 기체 양성자와 전자로 분해되는 것입니다. 생성된 수소 양성자는 양성자 교환막을 통과하여 연료 전지의 음극에 도달하고 산소와 결합하여 물을 생성합니다. 전자는 외부 회로를 통해 연료 전지의 음극에 도달하여 전류를 생성합니다. 본질적으로 이는 전기화학 반응을 이용한 발전 장치입니다. 전 세계 에너지 저장 산업의 시장 규모는 두 배로 증가했으며, 리튬 이온 배터리는 여전히 주류 에너지 저장 방식입니다. 리튬 이온 배터리는 높은 에너지 밀도, 높은 변환 효율, 빠른 응답 속도 등의 장점을 가지고 있으며, 현재 양수 발전을 제외하고 가장 높은 설치 비중을 차지하고 있습니다. 이는 EVTank와 Ivy Institute of Economics가 공동으로 발표한 '중국 리튬 이온 배터리 산업 발전 백서(2022)'에 따른 것입니다. 백서 자료에 따르면, 2021년 전 세계 리튬 이온 배터리 출하량은 562.4GWh에 달해 전년 대비 91%라는 상당한 증가율을 기록할 것으로 예상되며, 전 세계 신규 에너지 저장 설비에서 차지하는 비중 또한 90%를 넘어설 것으로 전망됩니다. 최근 바나듐 흐름 배터리, 나트륨 이온 배터리, 압축 공기 배터리 등 다른 형태의 에너지 저장 방식도 주목받고 있지만, 리튬 이온 배터리는 성능, 비용, 산업화 측면에서 여전히 큰 장점을 지니고 있습니다. 단기 및 중기적으로 리튬 이온 배터리는 세계 에너지 저장의 주요 형태로 자리매김할 것이며, 신규 에너지 저장 설비에서 차지하는 비중 또한 높은 수준을 유지할 것으로 보입니다.

롱런에너지는 에너지 저장 분야에 집중하여 가정, 산업 및 상업 환경에 맞는 에너지 저장 솔루션을 제공하기 위해 에너지 공급망 서비스 기반을 통합적으로 구축하고 있습니다. 설계, 조립 교육, 마케팅 솔루션, 비용 관리, 운영 및 유지보수 등 모든 서비스를 제공합니다. 오랜 기간 동안 유명 배터리 및 인버터 제조업체와 협력하며 축적해 온 기술 및 개발 경험을 바탕으로 통합 공급망 서비스 기반을 구축했습니다.