【 청년일보 】 LG에너지솔루션을 비롯한 국내 배터리 업계는 그동안 개발해온 리튬이온배터리(LiB)의 포트폴리오를 다양화하면서 리튬인산철(LFP) 배터리의 관심이 높아지고 있다.
배터리 시장이 커지면서 다양한 배터리에 대한 수요도 늘고 있다. 경기 둔화와 전기차 캐즘(일시적 수요둔화) 등 영향으로 비교적 가격 경쟁력을 갖춘 LFP 배터리 수요가 최근 늘어난 측면이 있다.
◆ LFP 배터리, 주행거리 짧지만 안정성 높고 ESS 탑재 시 에너지 밀도 상승
1일 배터리 업계에 따르면 리튬이온배터리는 양극재가 어떤 물질로 이뤄지느냐에 따라 ▲삼원계 배터리 ▲사원계 배터리 ▲LFP 배터리 등으로 나눠진다.
이 중 LFP 배터리는 에너지 밀도가 낮아 전기차에 탑재했을 때 주행거리가 짧다는 단점이 있어 상대적으로 주목도가 낮았다.
하지만 이 배터리는 가격이 저렴하고 안정성이 높다는 장점이 있다. 값비싼 코발트보다 저렴한 인산철을 사용하며, 양극재 구조 중 육면체 형태로 이뤄진 ‘올리빈 구조’를 가지고 있어 안정적이라는 평가를 받는다.
또 LFP 배터리는 과충전과 과방전으로 인한 사고 가능성이 낮을 뿐 아니라 배터리 셀(Cell)이 열화되는 현상도 적어 배터리 수명도 길다.
배터리 성능이 좋아진 결과 전기차에 탑재되는 LFP 배터리 비중은 지난 2020년 17%에서 2022년 36%까지 증가했다. 지난 2021년부터 중국 전기차 절반 이상에 LFP 배터리가 탑재됐으며 국내에서는 KG모빌리티 전기차에 LFP 배터리가 사용되고 있다.
주로 이 배터리는 중국 내수시장을 중심으로 급성장했지만 북미 시장에서도 그 비중이 점점 커지고 있다.
리서치 기관인 블룸버그NEF에 따르면 미국 전기차 시장에서 LFP 배터리는 오는 2030년까지 초과수요를 유지하고 미국 전기차 수요의 40%를 달성할 것으로 예상된다.
한국 정부도 민간과 함께 2023~2026년 4년간 233억원을 투자해 LFP 배터리 개발을 지원하고 있다. LFP 배터리 양극 소재를 국산화하고, 높은 에너지 밀도를 가진 LFP 배터리 셀 제조 기술을 개발하는게 목표다.
최근에는 배터리 업계가 에너지저장장치(ESS)용 LFP 배터리 생산에 적극적이다.
주행거리는 니켈·코발트·망간(NCM) 배터리보다 LFP 배터리가 짧지만 ESS 제품에서는 NCM 등 삼원계 배터리를 탑재한 제품보다 LFP 배터리 제품이 에너지 밀도가 40% 더 높다.
시장조사업체 SNE리서치 등에 따르면 글로벌 리튬이온배터리(LiB) 에너지저장장치(ESS) 시장 전망은 지난 2023년 기준 약 185GWh에서 2035년 약 1천232GWh까지 6배 이상 성장할 전망이다.
◆ NCM 고전압 미드니켈 배터리, 가격 경쟁력에 안전성 갖춰…에너지 밀도 장점
NCM 삼원계 배터리는 니켈, 코발트, 망간이 다양한 비율로 구성돼 현재 가장 많이 사용되고 있는 배터리다.
이 중 미드니켈 배터리는 NCM을 양극재로 사용하는 배터리 중 니켈(Ni)의 함량 비율이 ‘40~60%’ 구간에 속하는 배터리를 말한다.
NCM 배터리 중 니켈 함량이 60~90%일 경우에는 ‘하이니켈 배터리’로 지칭한다. 현재 연구 중인 미드니켈 배터리는 ‘고전압 미드니켈 배터리’다.
미드니켈 배터리는 니켈의 비율을 낮추는 대신 안전성에 관여하는 코발트·망간의 비율을 높여 가격 경쟁력과 함께 안전성을 갖추고 있다는 평가를 받는다.
고전압 미드니켈 배터리는 니켈 함량 50~60%에 망간 함량을 높여 안전성을 높이고, 상대적으로 낮아진 에너지 용량은 고전압을 통해 극복하고 에너지 밀도 측면에서도 상당한 이점을 갖게 됐다.
가격 경쟁력 또한 높아졌다. 미드니켈 배터리는 값비싼 니켈과 코발트 함량 비율을 낮추고 저렴한 망간 비율을 늘렸기 때문에 제조 원가를 절감할 수 있게 됐다.
아울러 미드니켈 배터리에는 수산화리튬이 아닌 ‘탄산리튬’을 사용할 수 있어 추가적인 가격 경쟁력 확보도 가능할 전망이다.
업계 한 관계자는 “삼원계 배터리에 안전성을 더욱 높이기 위해 배터리 업계에서는 양극재에 한 가지 원소를 더 결합한 사원계 배터리에 대한 연구도 활발하게 진행되고 있다”고 밝혔다.
【 청년일보=선호균 기자 】
