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'나트륨 이온 배터리'통합검색 결과 입니다. (9건)

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LFP 이제 양산하는데...中, 소듐배터리 출시 예고에 韓 설왕설래

세계 최대 배터리 제조사인 중국 CATL이 리튬인산철(LFP)에 준하는 에너지 밀도의 소듐(나트륨)이온 배터리 출시를 예고하면서 업계 관심이 집중되고 있다. 소듐이온 배터리는 판가도 LFP 대비 10~20% 낮게 형성될 것으로 관측된다. 화재 안전성, 저온 환경에서의 성능 보호도 우세하다. 장기적으로 중저가 전기차 배터리 시장에서도 승산이 있다는 전망이다. 현재 대세인 LFP 배터리 시장에 뒤늦게 진입하려는 국내 기업들에겐 또 다른 경쟁 변수로 평가된다. 국내 기업들은 빨라도 올해 말에야 전기차용 LFP 배터리를 공급할 계획이다. 수 년을 투자해 LFP 배터리 양산을 준비해왔는데, 시장 흐름이 다시 소듐이온 배터리로 급변할 가능성이 대두된 것이다. 30일 업계에선 이와 관련 다양한 의견이 제기되고 있다. "전기차 시장 경쟁력 충분"vs"LFP 성능 우세 이어질 것" 우선 CATL의 신제품을 시작으로, 소듐이온 배터리가 저가 전기차 시장에 보급될 것이란 관측이 나왔다. 배터리 업계 전문가는 “소듐이온 배터리로 CATL이 발표한 kg당 175Wh 정도의 에너지 밀도 구현은 충분히 가능하다고 봤기 때문에 내용에 과장은 없어 보인다”며 “저가 전기차용 배터리 시장에선 충분히 LFP의 경쟁 상대가 될 것”이라고 평가했다. 새로운 형태의 배터리가 등장하는 것인 만큼 소재 공급망의 안정성도 관건이다. 이에 대해서도 중국 내에선 충분히 준비가 됐을 것으로 분석했다. 이 관계자는 “중국 내에선 이미 CATL뿐 아니라 ESS, 전기차 등에 소듐이온 배터리를 접목한 사례가 있다”며 “중국 내로 한정해서 본다면 양극재, 음극재, 전해질 등 필요한 소재 공급망도 갖춰져 있는 상황”이라고 분석했다. 전기차 시장은 현재 초기 보급 단계를 지나 가격 경쟁력을 중심으로 경쟁하는 구도다. 전기차 OEM들이 특히 개발도상국 시장을 염두해 가격이 저렴한 소듐이온 배터리에 주목할 것이란 전망도 나온다. 배터리 업계 관계자는 “브랜드 가치 보호를 고려하는 OEM이라면 가성비 대명사인 소듐 배터리 탑재 차량만을 내세우긴 어려울 것”이라고 예상했다. 최근 국내에서 화재가 발생한 벤츠 전기차 배터리가 비주류 업체인 파라시스로 밝혀져 여론 역풍에 부딪힌 점을 거론했다. 향후 배터리 제조사와 성능이 전기차의 브랜드 가치를 상당히 좌우할 것이란 관점이다. 그러면서 “저가 모델을 요구하는 인도, 파키스탄, 방글라데시 등 시장에선 주행거리가 다소 부족하더라도 가격을 더 낮출 수 있는 소듐이온 배터리 기반 전기차 수요가 활성화될 것”이라며 “장기적으로 배터리 조성에 따른 소구 대상도 세분화될 것”이라고 점쳤다. 소듐이온 배터리가 LFP 배터리만큼 폭넓게 보급되긴 어려울 것이란 의견도 있다. 배터리 수명이나 에너지 밀도 경쟁에서 열세 등이 한계로 꼽혔다. LFP 또한 기술 혁신이 지속되는 만큼 상대적인 성능 우위를 가져갈 것이란 전망이다. 업계 다른 전문가는 “소듐이온 배터리는 ESS나 초소형 EV 등 제한적인 사용처를 확보할 것”이라며, 성능 한계가 여전히 존재한다고 봤다. 이어 “소듐이 리튬이온 배터리 대비 전압이 낮아 상대적으로 안전하지만 화재 가능성이 0%는 아니다”라고 말했다. LFP 한참 늦은 韓, 소듐 배터리도 뒤쫓는 입장 국내 배터리 기업들도 소듐이온 배터리 연구개발(R&D)를 병행하고 있다. 다만 아직은 R&D 단계로, 상용화를 적극 추진하는 기업은 없다. 배터리셀 기업들이 양산을 계획하지 않고 있는 만큼 소재 단에서도 공급망이 사실상 부재한 상황이다. CATL의 소듐이온 배터리가 득세할 경우 결국 LFP 배터리 시장을 진입하는 우리나라 업계에 불리하게 작용할 수 있다는 지적이 나온다. 배터리 업계 전문가는 “소듐이온 배터리 에너지 밀도는 kg당 200Wh 선까지도 향상될 수 있을 것”이라며 “우리나라 기업들이 LFP도 발등에 불 떨어진 상황에서 준비하고 있는데 CATL이 한 발 앞서 소듐이온 배터리를 출시하게 됐다”고 우려했다. 지난 21일 CATL은 자체 행사 '테크데이'에서 2세대 소듐이온 배터리를 공개하고 전기트럭용 제품은 6월, 전기승용차용 제품은 12월께 출시한다고 밝혔다. 배터리 에너지 밀도는 kg당 175Wh로 밝혔다. 1회 충전 시 주행거리는 500km, 충전 지원 횟수는 1만회 이상이라고 소개했다. 특히 영하 40도에서도 사용 가능 전력의 90%를 유지하는 등 성능 저하가 미미했다. LFP 배터리의 경우 삼원계 배터리 대비 에너지 밀도가 낮은 편인데, 영하의 저온 환경에선 배터리 성능이 더욱 저하된다는 점이 한계로 지적돼왔다. 이와 달리 소듐이온 배터리는 혹한에서도 주행거리 확보 및 배터리 충전 측면에서 애로사항을 덜어낼 수 있다.

2025.04.30 10:25김윤희

CATL, 올해 '나트륨' 전기차 배터리 출시…"영하 40도서도 사용"

세계 최대 배터리 기업인 중국 CATL이 전기차용 나트륨 배터리 신제품을 올해 출시한다. 영하 40도의 저온 환경에서도 성능을 거의 유지하는 등 기존 리튬이온 배터리의 단점도 극복했다고 강조했다. CNEV포스트 등 외신에 따르면 21일(현지시간) CATL은 중국 상하이에서 개최한 '테크데이' 행사에서 나트륨(소듐)이온 배터리 '나스트라'를 공개하고 전기승용차용 제품과 전기트럭용 제품을 각각 오는 12월과 6월 출시할 계획이라고 발표했다. 전기승용차용 배터리의 에너지 밀도는 리튬인산철(LFP)와 유사한 수준인 kg당 175Wh로, 일반적인 나트륨이온 배터리의 성능 한계를 극복했다는 평가다. CATL이 지난 2021년 7월 출시한 1세대 나트륨이온 배터리의 경우 kg당 160Wh의 에너지 밀도를 지원했다. 1회 충전 시 주행거리는 500km로 1만회 이상 충전이 가능하다고 소개했다. 전기 트럭용 배터리는 수명 8년 이상에 총 수명 주기 비용을 61% 절감했다고 밝혔다. CATL은 나트륨이온 배터리가 영하 40도에서 상온 70도까지 환경에서 사용할 수 있다고 강조했다. 영하 40도에서도 사용 가능 전력의 90%를 유지하는 등 성능 저하가 거의 나타나지 않았다는 것이다. 배터리 잔량 10%일 때에도 영하 40도 환경에서 전력 저하가 크지 않았다고 했다. 이날 회사는 1회 충전 시 주행거리 800km까지 달리는 LFP 전기차 배터리 '쉔싱 수퍼패스트 차징' 2세대 제품도 공개했다. 쉔싱 2세대는 배터리 잔량 5%에서 80%까지 충전하기까지 15분이 소요된다. 영하 10도의 저온 환경에서도 이같은 성능을 유지한다. 초당 주행거리 2.5km를 충전하는 셈이다. 충전 속도는 12C, 충전 전력은 1.3MW까지 지원하는데 MW급 충전소 이용 시 5분 충전에 주행 거리를 520km까지 확보할 수 있다. 또한 저충전 상태에서도 에너지 출력 830kW를 유지한다고 밝혔다. CATL은 2023년 8월 1세대 쉔싱을 출시하고 1년 8개월만에 2세대 쉔싱을 출시했다. 1세대 쉔싱의 경우 충전 속도 4C를 지원하고, 10분 충전에 주행거리 400km를 확보할 수 있었다. 이날 CATL은 LFP와 니켈코발트망간(NCM) 배터리팩을 결합한 제품 '프리보이 듀얼 파워 배터리'도 선보였다. 이 제품은 배터리팩 하나는 일상 주행, 다른 하나는 장거리 주행 시 사용되는 식으로 작동한다. CATL은 이 배터리에 자체 형성(self-forming) 음극 기술을 접목해 에너지 밀도를 60% 높였고, 이에 따라 충전 당 주행거리 1천500km 이상을 지원할 수 있다고 소개했다. 충전 속도는 12C, 충전 전력 1MW 이상을 지원하며 배터리 잔량이 20% 수준으로 낮아져도 600kW 이상의 전력을 출력할 수 있다고 밝혔다. 프리보이 듀얼 파워 배터리 출시 시점은 밝히지 않았다.

2025.04.22 09:47김윤희

가볍고 성능 높인 차세대 배터리 온다…LG엔솔, 개발 박차

LG에너지솔루션이 에너지 용량과 출력, 무게, 원가 등에서 현 리튬이온 배터리 성능을 한 단계 뛰어넘는 차세대 배터리 개발에 집중하고 있다. 손권남 LG에너지솔루션 차세대전지 부문 담당은 10일 서울 양재 엘타워에서 개최된 'NGBS 세미나'에서 연구개발(R&D) 동향을 공유했다. 전고체 배터리, 리튬황 배터리, 소듐이온 배터리 등을 차세대 배터리로 언급했다. “전고체 핵심 '고체 전해질' 이온전도도 업계 최고 수준 확인” 배터리 업계는 에너지 밀도와 출력 및 안정성 등에서 리튬이온 배터리를 크게 뛰어넘는 전고체 배터리의 상용화 추진 상황에 주목하고 있다. 전고체 배터리는 우수한 성능 때문에 '꿈의 배터리'로 기대를 받았지만 기술적 난이도가 높아 수십 년간 상용화에 이르지 못했다. 그러나 최근 기업들이 수 년 내 상용화를 계획하는 등 전고체 배터리의 등장이 머지 않았다는 전망이 힘을 얻고 있다. LG에너지솔루션도 황화물계 전고체 배터리를 오는 2030년까지 상용화할 계획이다. 전고체 배터리는 액체 전해질 대신 고체 전해질을 사용한다. 손권남 담당은 이를 위해 여러 소재 혁신이 필요한 상황이라고 언급했다. 이런 혁신 기술 중 하나로, 양극과 고체 전해질 간 계면을 보호하는 코팅 물질을 새로 개발했다고 밝혔다. 손권남 담당은 “기존 레퍼런스 물질을 사용한 배터리보다 수명과 에너지 출력 등에서 더 우수한 성능을 보이는 것을 확인했다”고 첨언했다. 고체 전해질의 낮은 이온 전도도도 기술적 난제 중 하나다. 이온 전도도가 높아야 에너지 출력과 충전 성능을 높일 수 있다. LG에너지솔루션은 손 담당은 “자체 개발한 아지로다이트 계열 황화물계 고체 전해질의 이온 전도도가 세계 최고 수준인 것을 내부적으로 확인했다”고 밝혔다. 반면 아직 극복해야 할 기술 난제도 상당하다. 손 담당은 “현 리튬이온 배터리 대비 10배 높은 수준의 가압 공정이 필요하고, 황화물계 고체 전해질이 수분에 매우 취약하기 때문에 가공비를 낮추고 소재 안정성을 높이기 위해선 내수분성을 개선하는 소재 혁신이 필요한 상황”이라고 설명했다. LG에너지솔루션은 고전압을 구현하는 데 특화된 배터리 구조인 '바이폴라'를 반고체 및 전고체 배터리에 구현하기 위한 R&D를 추진 중이다. 손 담당은 “전자의 이동 경로가 매우 짧아지면서 급속 충전이나 방전 시 발열 관리에 유리할 것으로 보고 있다”며 “대면적화하면 부품 수도 50% 수준까지 줄일 수 있어 배터리 팩 내 공간 활용률을 높일 수 있고, 전기차에 적용하면 주행 거리와 가격 경쟁력을 높일 수 있을 것”이라고 소개했다. 전기차 외 고전압을 요구하는 ESS나 전기선박에도 활용될 수 있을 것이라고 전망했다. “리튬황 배터리, kg당 500kWh 구현"…소듐이온 배터리 조기 출시 시사 LG에너지솔루션은 리튬이온 배터리 무게 대비 에너지 밀도가 1.5배 높은 리튬황 배터리도 2027년 상용화 목표로 개발하고 있다. 손 담당은 “kg당 400~600kWh의 에너지 밀도를 구현할 수 있을 것으로 보고 있고, 500kWh 수준까지는 개발 가능한 단계”라며, “황이 매우 저렴하기 때문에 하이니켈 리튬이온 배터리 대비 원가를 30~50% 절감할 수 있다”고 강조했다. 손 담당은 무게가 가볍다는 특성상 도심항공교통(UAM) 등 항공 분야에 우선 공급될 것으로 전망했다. 손 담당은 “리튬황 배터리 구현을 위한 양극재를 개발했고, 고안정성과 고출력을 내기 위한 전해질 기술도 자체적으로 보유하고 있다”고 소개했다. 현재는 리튬이 비교적 낮은 가격에 거래되고 있지만, 모빌리티 부문에서 전동화가 상당 수준으로 진행되면 수요 대비 공급이 부족해질 전망이다. 업계에선 보급형 리튬이온 배터리를 대체할 배터리로 소듐(나트륨)이온 배터리 연구도 활발히 진행되고 있다. LG에너지솔루션도 그 중 하나다. 손 담당은 “소듐은 메탈 중 두 번째로 매장량이 많다”며 “이런 풍부한 자원을 토대로 지속 가능성 관점에서 가격 경쟁력을 갖출 수 있는 소듐이온 배터리 개발이 필요하다”고 설명했다. 소듐이온 배터리는 원재료가 저렴할 뿐 아니라 충격에도 매우 안전하고, 저온 환경에서도 성능이 잘 유지될 뿐 아니라 열 폭주에 따른 화재 위험으로부터 안전한 것으로 평가된다. 그러나 낮은 에너지 밀도가 단점으로 꼽힌다. 시장에 다수 보급된 LFP 배터리 대비 규모의 경제가 형성되지 않아 현 시점에선 가격 경쟁력도 LFP 배터리에 비해 밀린다. 손 담당은 “고용량 양극재로 소듐이온 배터리 에너지 밀도를 높이는 연구를 진행하고 있다”며 “또 하나의 방법으로 저희가 타사 대비 기술력이 우수한 건식 공정도 접목해 비용을 더욱 절감하려 한다”고 언급했다. 이어 “원통형 배터리로 구현하기 어려운 전고체 배터리와 달리, 폼팩터를 다양하게 접목할 수 있는 것도 소듐이온 배터리의 장점”이라며 “기존 리튬이온 배터리 공정 라인을 100% 활용할 수 있다”고 했다. 소듐이온 배터리의 경우 다른 차세대 배터리보다 조기에 시장 출시가 이뤄질 것으로 내다봤다. 손 담당은 “무정전 전원 장치(UPS) 등 고출력을 요하는 시장에 조기 출시하려고 최선을 하고 있다”고 말했다.

2025.04.10 15:15김윤희

美, '차세대 배터리' 선점 야심…나트륨·플로우 개발 지원

미국이 나트륨이온 배터리, 플로우 배터리 등 차세대 배터리 연구개발(R&D) 투자를 지속하고 있다. 장기적으로 자국 산업을 육성해 에너지 안보를 갖추고, 산업 혁신을 주도해 일자리 창출도 유도하겠다는 목표다. 일렉티브 등 외신에 따르면 최근 미국 에너지부(DOE)는 차세대 배터리 국내 제조를 위한 재료, 공정, 기계 및 장비의 발전을 위해 11개 프로젝트에 2천500만 달러(약 370억원)를 투자한다고 발표했다. 차세대 배터리 지원 대상에는 나트륨이온 배터리, 플로우 배터리, 나노 필름 등이 포함됐다. 나트륨이온 배터리의 경우 지속적인 저비용 대량 생산을 위한 공정 개발에 초점을 뒀다. 미국 배터리 기업인 AM배터리가 280만 달러, 아르곤 국립 연구소가 150만 달러, 미국 재생에너지 기업 클린리퍼블릭이 200만원을 투자받는다. 아르곤 국립 연구소는 나트륨이온 배터리 개발 연구소 컨소시엄 주도 기관으로, 지난달 DOE에서 5천만 달러(약 740억원)을 투자받기도 했다. 플로우 배터리는 분리막 설계와 제조, 플로우 배터리 생산 규모 확대와 비용 절감을 위한 시스템 개발이 R&D 목표다. 미국 플로우 배터리 전문 기업 퀴노에너지가 260만 달러, 글로벌 화학·소재 기업 아케마가 150만 달러, 오하이오주 소재 애크런 대학교가 160만 달러를 받게 된다. 지난달 애크런 대학교는 다 쓴 전기차 배터리팩을 매립하기 전 플라스틱과 폴리머를 제거하는 프로젝트로 DOE에서 200만 달러를 투자받았다. 나노 필름은 확장 가능한 제조 공정과 장비 개발을 목표로 한다. 메릴랜드주 메릴랜드 대학교가 260만 달러, 일리노이 공과대학이 260만 달러를 투자받는다. 메릴랜드 대학교의 경우 지난해 DOE로부터 전고체 배터리의 성능 고도화 연구에 480만 달러를 투자받은 바 있다. 배터리 생산을 위한 스마트 제조 플랫폼 개발도 지원한다. 미국 배터리 기업인 차지CCCV와 아메리칸리튬에너지, 배터리 검사 기업 타이탄어드밴스드에너지솔루션즈에 각각 260만 달러를 투자한다. DOE는 지난 9월에도 배터리 및 소재 관련 국내 산업 육성을 위해 25개 프로젝트에 30억 달러(약 4조 4천억원)을 투자한다고 발표했다. DOE는 “배터리는 에너지 경제성을 높이고 미국의 전반적인 에너지 안보와 독립성을 향상시킬 차세대 기술의 핵심 요소”라며 “그리드 스토리지 혁신은 가정과 기업의 복원력, 운송 부문의 전기화, 국내 산업 제조 부문 성공에 기여할 것”이라고 설명했다. 제니퍼 M. 그랜홀름 DOE 장관은 “미국은 지난 수십 년 동안 배터리 혁신의 선두주자였으며, 바이든-해리스 행정부 하에서 우리는 이런 추진력을 다음 세대로 이어갈 수 있는 기반을 구축했다"며 “발표된 프로젝트는 이런 성공을 바탕으로 국가 안보를 강화하는 동시에 향후 수십 년 동안 미국 근로자에게 일자리를 제공할 것”이라고 말했다.

2024.12.29 09:55김윤희

리튬 넘볼 '나트륨' 배터리 나올까…"1차년도 개발 목표 달성"

리튬이온 배터리와 견줄 수준으로 에너지 밀도를 높인 나트륨이온 배터리를 개발하기 위해 정부가 장기 연구개발(R&D) 사업을 추진 중인 가운데, 사업 첫 해인 올해 목표치를 달성한 것으로 나타났다. 현재 주류인 리튬이온 배터리 대비 나트륨이온 배터리의 경우 가격이 저렴하고, 주 원료인 나트륨 매장량이 훨씬 풍부하다는 점이 장점으로 꼽힌다. 에너지 밀도가 크게 떨어진다는 단점 탓에 그 동안 상용화가 더뎠지만, 이런 한계를 극복하기 위한 기술 연구가 전세계적으로 활발히 진행되고 있다. 정경윤 한국과학기술연구원 본부장은 25일 '2024 차세대 이차전지 성과공유회'에서 과학기술정보통신부가 추진 중인 차세대 이차전지 사업 중 '한계돌파형 4대 차세대 이차전지 핵심 원천 기술 개발 사업'의 일환으로 진행되는 '220Wh/kg 급 한계돌파 나트륨이온전지용 고전하 저장 핵심 소재 및 고효율 셀 기술 개발' 과제 성과 현황을 공유했다. 통상 나트륨이온 배터리 에너지 밀도가 kg당 160Wh 이하인 데 반해, 현재 전기차 중 보급형 모델에도 탑재되는 리튬인산철(LFP) 배터리조차 웃도는 에너지 밀도를 구현하겠다는 목표다. 정부는 이 과제에 올해 4월부터 오는 2028년 말까지 총 121억1천만원을 투입할 예정이다. LG에너지솔루션, 포스코홀딩스, 엔켐, 천보 등 기업도 참여하고 있다. 정경윤 본부장은 나트륨이온 배터리 성능이 개선돼 향후 ESS 등 경제성이 중요한 분야에서 활발히 보급된다면, 리튬이온 배터리 대비 30~40% 가량 저렴한 가격을 형성하게 될 것으로 내다봤다. 또 리튬 매장량이 일부 지역에 편중돼 있어, 향후 자원의 무기화 흐름에 대비하기 위해서라도 고(高)에너지 밀도 나트륨 배터리 기술 확보가 필요하다고 소개했다. 과제 참여 사업자와 기관들은 연구 목표 달성을 위해 ▲양극소재 ▲음극소재 ▲전해질소재 ▲분리막소재 별 기술 연구를 진행하게 된다. 이에 따라 오는 2026년까지는 kg당 180Wh, 이후 2028년 말까지 kg당 220Wh 수준의 에너지 밀도를 구현하겠다는 계획이다. 1차년도인 올해는 약 7개월간 연구를 거쳐 니켈철망간(NFM) 등 고에너지밀도 신규 양극소재를 개발한 점 등을 핵심 연구 성과로 소개했다. 음극소재 측면에선 콜타르 피치 기반 탄소 음극소재 합성 및 나트튬 금속을 음극으로 사용하는 연구를 진행했다. 안정적이면서고 고전압에 고이온전도성을 지닌 신규 전해질 기술 개발도 추진됐다. 나트륨이온 배터리에 맞게 젖음성과 열 안정성이 확보된 분리막도 개발을 마쳤다. 올해 개발된 기술들을 토대로 프로토타입 코인형 배터리셀을 제작해 성능을 평가한 결과, 에너지 밀도는 kg당 145Wh 수준으로 나타나 올해 목표치인 kg 당 140Wh를 넘겼다. 정 본부장은 “해당 수치는 에너지 밀도 고도화를 위한 최적화 과정 없이 개발된 소재들을 모아 성능을 확인해본 수준”이라며 “밀도 측면에선 더 나아가야 할 부분이 많이 있지만, 안정적인 충방전이 이뤄지는 등 어느 정도 의미 있는 결과가 나왔다고 볼 수 있다”고 첨언했다.

2024.11.25 18:47김윤희

CATL, 영하 40도 견디는 나트륨 배터리 내놓는다

중국 CATL이 영하 40도에서도 상온처럼 방전되는 전기차용 나트륨 이온 배터리를 내년 내놓는다. 18일 중국 언론 차이롄서에 따르면 전일 열린 세계청년과학자서빗에서 CATL의 우카이 수석과학자는 "2세대 나트륨 이온 배터리가 내년 출시될 것"이라고 밝혔다. 이날 우 수석과학자는 "CATL의 2세대 나트륨 이온 배터리가 개발됐다"며 "영하 40도 환경에서도 정상적으로 방전되며, 극한 지역에서 대규모로 사용할 수 있다"고 설명했다. 나트륨 이온 배터리와 리튬 이온 배터리는 양극과 음극, 분리막, 전해질로 구성되는 등 작동 원리와 구조가 비슷하다. 다만 나트륨 배터리는 리튬 이온 대신 나트륨 이온이 양극과 음극 사이를 오간다. 리튬 배터리에 비해 나트륨 이온 배터리의 에너지 밀도가 더 낮지만 안전 성능과 저온 저항성에서 우수하다. 제조 원가는 나트륨 이온 배터리가 리튬 이온 배터리 보다 낮다. CATL은 앞서 2021년 1세대 나트륨 이온 배터리를 출시하고 높은 에너지 밀도, 고속 충전, 열 안정성과 저온 성능 등 장점이 있다고 강조했다. 에너지 밀도는 160Wh/kg이었으며, 상온에서 15분 간 충전하면 80% 이상 충전되는 동시에, 영하 20도 저온에서도 90% 이상 방전 성능을 유지했다. 앞서 CATL의 쩡위췬 회장은 차세대 나트륨 이온 배터리의 에너지 밀도 연구개발 목표가 200Wh/kg 이상이라고 밝힌 바 있다. CATL은 지난해 처음으로 중국 자동차 브랜드 체리의 모델에 '에너큐(ENER-Q)' 브랜드의 나트륨 이온 배터리를 탑재했다.

2024.11.19 09:10유효정

에코프로비엠, 나트륨이온전지 양극재 개발 나서…"포트폴리오 다각화"

에코프로비엠이 산업통상자원부가 지원하는 나트륨이온전지(SIB) 양극재 개발 프로젝트에 참여한다. 에코프로비엠은 다양화하는 이차전지 수요에 맞춰 나트륨이온전지 등으로 포트폴리오를 다각화하고 있다. 에코프로비엠은 최근 산업통상자원부 지원 과제인 '나트륨이온전지 양극소재개발 사업'의 주관사로 선정됐다고 23일 밝혔다. 에코프로비엠을 중심으로 한국전기연구원, 동아대학교, 성균관대학교도 참여하는 산학 연구 과제다. 산업통상자원부가 소재부품기술개발 사업비로 52억5천만원을 지원하며 참여 기관 부담금을 포함한 총 사업비는 106억원이다. 향후 4년 동안 기술 개발 협력을 진행한다. 나트륨이온전지는 희소자원으로 분류되는 리튬 대신, 나트륨을 주 원료로 사용한다. 나트륨은 리튬 매장량과 비교해 약 1천배 더 많은 것으로 전해졌다. 리튬 대신 나트륨을 사용하면 이차전지 가격의 약 40%를 차지하는 양극재를 상대적으로 안정적인 가격으로 생산할 수 있다. 나트륨이온전지는 낮은 온도에서 성능을 유지하고 고온에서도 열안정성이 높은 것도 장점으로 꼽힌다. 또한 나트륨은 채굴과 제련 과정에서 친환경적인 것으로 평가받는다. 에코프로비엠은 새로운 시장 개척을 위해 나트륨이온전지 양극재 개발 연구를 이어왔다. 올해 들어 오창 사업장에 국내 최대 규모 나트륨이온전지 양극재 전용 파일럿 생산 라인을 구축하는 등 개발에 속도를 내왔다. 에코프로비엠은 정부 지원 사업을 통해 나트륨이온전지 양극재의 에너지밀도를 높이는 기술을 확보하고 대량 생산 기틀을 다질 계획이다. 이동욱 에코프로비엠 미래기술담당 이사는 “리튬이 현재 수요 둔화로 가격이 낮은 추세지만 언제든 상승할 수 있기 때문에, 가격이 낮고 안정적인 수급이 가능한 나트륨으로의 대체가 필요하다”며 “이번 사업 참여를 통해 하이니켈 삼원계 양극재 외에 다양한 차세대 양극재 개발로 사업 포트폴리오를 다변화해 나갈 계획”이라고 밝혔다.

2024.07.23 09:39류은주

전기차, 게임 체인저 없인 대중화 없다

'매년 세 자릿수 이상의 성장률을 기록하던 전기차 시장이 정체기에 접어들면서 성장통을 의미하는 '캐즘(Chasm)'에 빠졌다는 진단이 나온다. 아직은 사용성과 가격 측면에서 내연차를 대체할 경쟁력을 갖추지 못한 점이 원인으로 꼽힌다. 지디넷코리아가 전기차와 배터리 업계가 전기차 대중화를 이루기 위해 어떤 대응 전략을 준비하는지 살펴보고자 한다. [편집자주] 전기차가 시장의 주류인 내연기관 자동차를 대신해 대중적인 폭발력을 발휘하기 위해서는 현 성능 한계 극복이 절대적이다. 핵심은 결국 배터리다. 합리적인 가격대라는 조건, 그리고 획기적 용량과 안정성을 갖춘 배터리가 보급돼야 전기차 구매를 고려하는 소비자가 늘어날 수 밖에 없다. 충전 인프라 확충은 물론이다. 전기차 확산이 어차피 가야할 길이라는 낙관론은 내연차 대비 친환경적이기 때문이다. 각국 정부는 인류가 직면한 기후 위기에 대응해 탄소 발생을 줄이고 보다 생산적이고 안전한 모빌리티 질서를 만들어야 한다. 그러기 위해서는 전동화 전환을 독려하고 시장을 연착륙 시켜야 한다. 전기차가 우수한 성능을 갖추면서도 합리적인 가격에 공급되고, 강력한 경제 사회적 지원 정책이 전기차 '캐즘'을 해소할 핵심 동력이 될 전망이다. ■ LFP가 세운 '가성비' 기준 맞추거나 성능으로 압도하거나 현재 시장에서 각광을 받는 리튬인산철(LFP) 배터리의 경우 전기차 주행 거리가 300~400km 수준으로 평가된다. NCM(니켈·코발트·망간) 배터리가 500km 이상의 주행 거리를 지원하는 데 반해 장거리 주행이 어렵다. 저온 환경에서는 주행 거리가 더 짧아진다. 고온 환경에선 NCM 배터리보다 저항이 우수하지만, 영하 20도 밑으로 기온이 하락하면 일반적으로 주행 거리가 50~70%로 줄어든다. LFP 배터리로 가격의 허들은 해결하더라도, 장거리 주행이 필요하거나, 혹한기가 있는 지역에서는 전기차 사용에 한계가 있다. 기술과 경제성 문제로 재활용이 어렵다는 점도 거론된다. 배터리 업계는 이런 성능 한계를 극복하기 위해 다양한 신제품 개발에 집중하고 있다. 여러 대안 중 하나인 미드니켈 배터리는 니켈이 40~60% 함유된 배터리다. 국내 배터리사의 주력 제품인 하이니켈 배터리의 에너지 밀도가 더 높지만, 가격이 비싸 최근 원가 절감에 주력하는 전기차 업체들의 수요와 맞지 않다. 이에 중저가의 고성능 미드니켈 배터리를 개발해 에너지 밀도, 열 안전성, 재활용 가능성 등 LFP·NCM 배터리 양측의 단점을 충족한다는 구상이다. LG에너지솔루션은 이런 전략 하에 고전압 미드니켈 배터티를 내년께 본격 양산할 계획이다. 기존 하이니켈 배터리보다 10% 싸면서도 에너지 밀도는 700와트시리터(Wh/L)로 크게 뒤지지 않도록 개발하는 것이 목표다. 나트륨이온 배터리도 중저가 배터리 대안으로 떠오르고 있다. 나트륨은 상대적으로 저렴하고, 에너지 밀도는 낮지만 안정성과 저온 환경에서의 성능 유지에 강점을 보인다. 시장조사업체 SNE리서치에 따르면 오는 2035년엔 LFP 배터리보다 나트륨이온 배터리가 최대 24%까지 저렴하게 생산될 것으로 전망했다. 중국에선 이미 나트륨이온 배터리를 탑재한 전기차가 출시되기도 했다. LFP를 비롯한 리튬이온 배터리보다 우월한 성능을 낼 것으로 기대되는 전고체 배터리도 게임체인저로 주목받는다. 고체 전해질을 사용하는 구조 상 안전성이 뛰어나고 에너지 밀도가 높을 뿐만 아니라 충전 속도도 급격히 높일 수 있다. 다만 상대적으로 기술 진척이 더디고, 우수한 성능을 감안하더라도 시장에서 수용 가능한 가격대를 형성할 수 있을지가 관건이다. 국내 배터리셀사 중에선 삼성SDI가 전고체 배터리 파일럿 라인을 가동해 샘플 생산을 시작했고, 사업 전담 팀을 신설하는 등 집중 투자하고 있다. 오는 2027년 상용화를 목표로 하고 있는데, LG에너지솔루션과 SK온도 전고체 배터리 관련 투자를 진행 중이다. ■보조금 정책 지속 강화로 수요 확대해야…성능 좋고 저렴한 전기차 유도 아직까진 내연차 대비 전기차의 성능 한계가 뚜렷한 상황이다. 이런 상황 속에서 전기차 구매가 확산되려면 비용 측면에서 이점이 제공돼야 한다. 이를 위해선 전기차 보급을 지원할 보조금 제도가 동반돼야 한다. 각 국은 이 때문에 보조금을 강화해 기업이 소비자가 구매할 만한 가격대의 전기차를 만들어 내도록 유도하고 있다. 전기차가 얼리어답터의 영역에서 다수의 소비자 시장으로 넘어갈 수 있도록 보조금이 강화되는 추세다. 업계에 따르면 전기차 전환이 유럽 국가 중에서 느린 편인 이탈리아는 연소득이 3만유로(4천336만원) 미만인 시민이 20년된 노후화 차량을 전기차 모델로 바꾸도록 유도하고자 최대 1만3천750유로(1천987만원) 상당의 보조금을 지급하는 규정을 논의하고 있다. 이탈리아가 이 같은 정책 수정에 나선 것은 폭발적으로 전기차의 판매 수요가 올라간 이후 둔화하는 조짐이 들자, 폭스바겐, 아우디, 메르세데스-벤츠 등 주요 자동차 기업들이 전기차 출시 계획을 늦추고 있기 때문으로 풀이된다. 업계 한 관계자는 "전기차가 더 저렴해지지 못한다면 각국이 내세운 전기차 판매 목표를 달성할 가능성이 점점 더 적어질 것"이라고 진단했다. 전기차 주요 시장인 미국도 전기차 보조금과 업계 할인 경쟁이 화두가 될 전망이다. 콕스오토모티브는 올해 전기차 시장을 "더 많은 모델, 더 많은 인센티브, 더 많은 할인"이 주요 쟁점이 될 것으로 진단하고 있다. 자동차 기업이 저렴한 전기차를 내놓도록 보조금 제도를 설계하는 노력도 나타나고 있다. 올해 우리나라 보조금 제도도 이같은 평가를 받고 있다. 환경부가 최근 발표한 전기차 국고 보조금은 5천500만원 차량에 최대 650만원을 지급한다. 여기에 판매사가 자체적으로 가격을 할인하면 환경부가 인센티브로 최대 100만원을 추가 지급한다. 환경부 관계자는 올해 국내 전기차 보조금을 이처럼 설정하게 된 이유에 대해 "환경부는 제작사와 수입사가 성능이 더 좋고 저렴한 전기차를 국내에 내놓을 것으로 기대하고 유도하는 것"이라고 말했다. 태국과 인도네시아는 전기차 성장을 위해 지난달 새로운 보조금 정책을 공개했다. 태국은 전기차 제조 시설을 현지에 설립하면 혜택을 제공하겠다는 투자 유치안을 밝혔다. 인도네시아도 배터리 공급망을 현지 유치하고자 투자를 받고 있다. 두 국가는 각각 전기차 보조금과 수입세 인하 등을 내세워 전기차 판매 장려도 하고 있다.

2024.03.04 17:39김윤희

양 많고 값싼 나트륨이온배터리 온다...2035년 19兆 규모

나트륨이온 배터리(SIBs)가 향후 리튬인산철(LFP) 배터리보다 높은 가격경쟁력으로 중저가 이차전지 시장에 침투할 것이라는 전망이 나왔다. 24일 시장조사업체 SNE리서치에 따르면 나트륨이온 배터리와 리튬이온 배터리(LIBs)의 가격 차이가 2035년 최대 24%까지 벌어질 전망이다. 이는 리튬이온배터리 중에서도 가격이 낮은 중국산 리튬인산철 배터리와 비교한 것으로, 국내 기업의 주력 제품인 니켈·코발트·망간 기반의 삼원계(NCM) 배터리와의 가격 차이는 더 벌어질 것으로 관측했다. 나트륨이온 배터리는 리튬이온 배터리가 주류인 이차전지 시장에서 가격 경쟁력을 가진 차세대 배터리로 꼽힌다. 나트륨을 원재료로 사용하기 때문에 에너지 밀도는 낮지만, 전기화학적 안정성이 높고 저온에서도 성능 저하가 심하지 않다는 평가다. 내년 본격적인 양산 단계에 들어서며 향후 이륜차, 소형 전기차와 에너지저장장치(ESS) 등의 산업에 사용될 전망이다. 나트륨이온 배터리가 시장에 본격적으로 나서게 된 것은 2021년 중국의 배터리 기업인 CATL이 차세대 배터리로 나트륨이온 배터리 개발과 생산을 발표하면서다. 2022년 나트륨이온 배터리 핵심 원재료인 탄산리튬 가격은 최고 톤 당 60만위안(한화 약 1억1천100만원)에 거래됐다. 이 때문에 LIBs의 가격이 치솟았고, 리튬 대신 나트륨을 사용하는 나트륨이온 배터리에 많은 관심이 쏟아졌다. 나트륨이온 배터리 가격은 향후 2035년 LFP 배터리 대비 최소 11%, 최대 24% 저렴하게 생산될 전망이다. SNE리서치는 이를 바탕으로 중저가 배터리의 새로운 레이아웃으로 자리잡을 것으로 평가했다. 또 나트륨 이차전지 시장은 원자재 가격 변동에 따라 리튬인산철 배터리와 나트륨이온 배터리가 계속해서 가격 경쟁력을 평가받게 될 것이라고 분석했다. 향후 원자재 가격으로 인한 가격 경쟁력이 증가할 경우 2035년 최대 254.5GWh 시장 수요가 발생할 것으로 전망했다. 금액기준 시장 규모는 매년 142억달러(한화 약 19조원)에 달한다. 중국은 이미 나트륨이온 배터리를 이용한 이륜차와 전기차 출시가 시작됐다. 중국의 대표적인 전기 오토바이 업체인 야디는 자회사 화유를 설립해 지난해 말 전기 오토바이 '지나 No.1' 모델을 출시했고, 이달 중국 전기차 브랜드인 JAC는 하이나배터리의 원통형 나트륨이온배터리를 사용한 화시앤즈 전기차를 판매하기 시작했다. 중국 기업들이 계획한 나트륨이온 배터리 생산능력은 2035년 464GWh이다. 중국 외에는 영국의 파라디온, 스웨덴의 알트리스, 프랑스의 티아마트, 미국의 나트론 에너지가 SIB 양산계획을 발표했다. 한편, 국내에서 나트륨이온 배터리를 제조하겠다고 발표한 기업은 에너지11이 유일하며, 애경케미칼은 나트륨이온 배터리용 음극재를 생산 중이다.

2024.01.24 15:02류은주

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