전기차 2차전지와 나트륨 이온 배터리

나트륨 이온 배터리는 리튬 이온 배터리의 대체재로 주목받고 있습니다. 나트륨은 리튬보다 500배 이상 풍부한 지각 보존량을 갖고 있어 리튬 이온 전지보다 40% 저렴합니다. 하지만 나트륨 전지의 에너지 밀도는 kg당 160 Wh 수준으로 리튬 이온 배터리의 kg당 에너지 밀도인 500 Wh에 비해 약 1/3 수준입니다.

 

기술의 발전에 따라 성능은 개선될 여지가 있어 전기차 2차전지로 널리 사용되는 리튬 이온 배터리 외에도, 나트륨 이온 배터리가 활발하게 연구개발되고 있습니다. 이 나트륨 이온 배터리는 리튬 이온 배터리와 비교하여 다음과 같은 장점이 있습니다.

 

원료 비용 저렴

리튬은 자연에서 매우 드문 원소이기 때문에, 리튬 이온 배터리의 원료 비용은 상대적으로 높습니다. 하지만 나트륨은 지구 상에서 매우 풍부하게 존재하는 원소이기 때문에, 나트륨 이온 배터리의 원료 비용은 저렴합니다.

 

안전성

리튬 이온 배터리는 충전 시 발열 및 폭발 등의 안전 문제가 발생할 수 있습니다. 하지만 나트륨 이온 배터리는 안전성이 더 높습니다. 이는 나트륨의 물리적 특성으로 인해, 배터리 내부의 화학 반응이 안정적으로 이루어지기 때문입니다. 또한 생산 공정도 리튬 이온 배터리와 유사합니다.

 

대용량 충전 및 방전 가능

나트륨 이온 배터리는 대용량 충전 및 방전이 가능합니다. 이는 전기차와 같이 높은 전력이 필요한 용도에서 유용합니다.

 

재활용성

나트륨 이온 배터리는 재활용이 가능합니다. 배터리 내부의 나트륨, 알루미늄, 철 등의 원소는 모두 재활용이 가능하며, 이는 환경 문제를 해결하는 데 큰 기여를 할 수 있습니다.

 

 

단점

나트륨 이온 배터리도 몇 가지 문제점이 있습니다. 이 배터리의 에너지 밀도가 낮아, 리튬 이온 배터리보다 용량이 작습니다. 또한 에너지 밀도가 낮고 무거워 전기차에 탑재하는 것이 불가능했다는 점 정도인데, CATL이 제시한 특허를 보면 NCM 하이니켈 전지와 유사한 수준의 에너지 밀도를 달성했다고 합니다.

 

또한 나트륨 이온 배터리는 아직 개발 단계이며, 상용화되어있는 리튬 이온 배터리에 비해 기술적인 문제가 남아있습니다. 그러나 나트륨 이온 배터리는 원료 비용, 안전성, 대용량 충전 및 방전, 재활용성 등의 장점을 가지고 있기 때문에, 앞으로 더 많은 연구가 이루어질 것으로 예상됩니다.

 

세계 최대 배터리 업체인 중국 CATL은 2021년 7월 나트륨 이온 배터리 신제품을 공개하고 내년 양산을 시작하겠다고 밝혔습니다. 업계에서는 나트륨 이온 배터리의 시장 가능성을 확인한 선언이라는 평가가 나왔습니다. 프랑스 티아마트, 영국 파라디온, 미국 나트론 등도 나트륨 이온 배터리를 개발하고 있으며, 국내 배터리 3사도 개발연구 중에 있으며, 중국 CATL과  HiNa가 기술을 주도하고 있습니다.