2차전지 - 전기차와 미래 산업의 핵심

2차 전지란?

 2차 전지에 대해서 알고 계신가요? 2차 전지에 대해서 이야기가 많이 나오고 있을 겁니다. 특히 전기차로 인해서 많이 들어보셨을 거라 생각됩니다. 2차 전지는 전기차 전부터 계속 사용해왔던 것입니다.

 2차 전지란, 충,방전을 하며 에너지 저장하고 공급하는 장치 중에 하나입니다. 휴대폰 같은 모바일 디바이스부터 캠핑용 장비, 전기차, 기타 산업 분야까지 사용되고 있습니다. 2차 전지에는 아주 많은 종류가 있습니다. 하지만 최근에 가장 관심을 받고 있는 배터리는 LFP배터리(리튬 인산 철)과 3원계 배터리가 있습니다.

 

 

LFP 배터리

 LFP 배터리는 리튬 철 인산염으로 만들어진 배터리를 말하고 있습니다. 특징으로는 안정성이 뛰어나고 수명이 길다는 특징이 있습니다. 또한 현재 기준 생산 단가 또한 3원계 배터리보다 낮다는 장점을 가지고 있습니다. 그리고 고온에서도 안정적인 성능을 유지할 수 있는 특징을 가지고 있습니다. 또한, 과충전이나, 과방전에 대한 내구성이 높아서 배터리 수명이 길다는 장점이 있습니다.

 하지만, LFP배터리는 배터리 밀도가 낮기 때문에 용량이 큰 배터리를 만들기가 힘들다는 단점이 존재합니다. 그리고 낮은 온도에서 성능이 급격하게 떨어지는 경향을 보이고 있습니다. 또 안전성 부분에서도 가려진 부분이 있는데, 정확히는 사용 조건에 따라 차이가 있습니다. 일반적으로 부하가 낮은 조건에서는 안정성이 뛰어나고 수명이 길다는 특징은 맞습니다. 하지만, 부하가 높게 걸리고, 순간적으로 고전압, 고전류가 필요한 조건에서는 안정성 측면에서 많이 무너지는 모습을 보이고 있습니다. 높은 C-Rate가 걸리는 지점에서는 화재 사고도 많이 발생하는 것이 LFP 배터리 입니다. 전기차의 경우 일반적으로 C-Rate가 2 이상으로 적용이 됩니다. LFP가 안정적으로 동작되는 조건은 1 C-Rate 이하의 조건입니다. 그렇기 때문에 LFP 배터리가 전기차에서 안정적이라는 이야기는 맞지 않는 말이 될 수 있습니다.

 마지막으로 LFP 배터리는 재활용 측면에서도 단점이 있습니다. 재활용에서 불리한 측면이 있고, 재활용 가치가 낮은 물질이라, 재활용 비용이 대비 효율이 낮은 단점이 있습니다.

 

3원계 배터리

 3원계 배터리는 이튬 이온 배터리로, 산화물 양극, 리튬 산화물 전해질, 그리고 탄소 기반 음극으로 이루어져 있습니다. 이러한 구조로 인해서 3원계 배터리는 안정적인 성능을 보여주고, 높은 에너지 밀도를 가지고 있습니다.

 3원계 배터리는 에너지 밀도가 높기 때문에 용량이 큰 배터리를 만들기 쉽습니다. 이러한 이유로 3원계 배터리로 전기차 배터리로 많이 만들고 있습니다. 또한 3원계 배터리는 충전속도가 빠르다는 장점이 있습니다.

 하지만, 3원계 배터리의 경우 안정성 문제가 발생할 수 있다는 문제가 제기 되고 있는 상황이고, 실제 화재 사건들도 발생을 하고 있는 상황입니다.

 

앞으로의 배터리 산업

 앞으로의 배터리 산업은 3원계 배터리가 주도할 것은 명확합니다. LFP 배터리 산업은 저가의 배터리로서 물량으로 중국에서 내세우고 있는 것 뿐입니다. LFP 배터리가 적합한 지역은 영하로 떨어질 걱정이 없는 동남아 지역에서의 전기차 정도는 LFP 배터리로 충분합니다. 하지만 한국과 같은 환경에서는 LFP 배터리로 버티지 못합니다. 그리고 친환경, 재활용이 점점 대두되고 있는 시대에서 재활용에 불리한 LFP로는 승산이 없습니다. 3원계 배터리가 앞으로의 미래가 달려있다고 생각합니다.

 한국의 배터리 관련 회사들이 3원계 배터리의 생산단가를 낮추고, 안정성 측면을 더 높이고, 효율을 더 높이게 된다면 지금보다 더 전기차 배터리 시장을 장악 할 수 있을 것이라 생각합니다.