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안녕하세요지식링크입니다.
이번영상은 2021년 7월29일 중국의 배터리 기업 CATL에서 깜짝 상용화 선언을 한 나트륨 배터리에 관해 제작해 보았습니다.
일본이 처음으로 리튬이온배터리를 상용화를 시키고 지금까지도 리튬이온배터리 발전을 위해서 많은 사람들이 노력을 하고 있는데요 이러한 시점에서 차세대 배터리로 불리는 나트륨이온배터리가 가지고 있는 장점은 무엇인지 알아보았습니다.
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리튬이온배터리 대체할 나트륨-반고체 배터리가 온다
에너지11은 배터리 전해질을 액체 전해질 대신 하이브리드 고체 전해질을 사용해 폭발 위험이 없는 나트륨 이온 배터리를 개발했다.
Source: m.dongascience.com
Date Published: 2/11/2022
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값싸고 안전한 차세대 배터리 시대, 나트륨-반고체로 연다
임두현 에너지11 연구소장은 “하이브리드 고체 전해질을 사용해 화재와 폭발 위험이 없는 나트륨이온 배터리”라고 말했다. 리튬이온 배터리가 점령한 …
Source: www.donga.com
Date Published: 8/26/2022
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나트륨이온 배터리 – 해시넷 위키
나트륨이온 배터리는 양극재, 격막, 액체전해질, 음극재로 구성되며, 충전 시에는 양극에서 나트륨 이온이 음극으로 이동하고, 방전 시에는 음극에서 양극 …
Source: wiki.hash.kr
Date Published: 3/9/2021
View: 761
CATL의 나트륨이온 배터리, ‘게임체인저’ 될까? – 디일렉
나트륨이온 배터리의 가장 큰 장점은 저렴한 가격이다. 전세계 나트륨 매장량은 리튬의 1000배다. 가격은 30분의 1밖에 되지 않는다. 리튬 가격이 나날이 …
Source: www.thelec.kr
Date Published: 11/1/2022
View: 1865
“바닷물만 있으면 전기車 배터리 걱정 끝”…더 싼 배터리 나온다
하 대표에 따르면 나트륨 배터리는 리튬 배터리 보다 양극재 소재 가격이 30∼40% 정도 저렴하다. 다만, 현재 리튬에 비해 다소 부족한 에너지 밀도, 액체 …
Source: news.mt.co.kr
Date Published: 8/3/2022
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나트륨을 활용한 이차전지 연구동향 – KoreaScience
Key words : secondary battery(이차전지), Na ion battery(나트륨 이온전지), Na molten salt battery(나트륨 용융염. 전지), sodium(나트륨), energy storage(에너지 …
Source: www.koreascience.or.kr
Date Published: 4/23/2021
View: 3236
CATL은 나트륨 배터리·파나소닉은 반값공세…긴장하는 K배터리
배터리 업계에서는 나트륨 이온 배터리의 단점은 낮은 에너지 밀도라고 지적한다. 에너지 밀도가 최대 500Wh/kg인 리튬 이온 배터리와 비교하면 3배 이상 …
Source: www.yna.co.kr
Date Published: 7/2/2021
View: 6895
알트리스, 스웨덴 나트륨 이온 배터리 공장 설립 – 글로벌이코노믹
나트륨-이온 배터리는 수년간 집중적인 과학 연구의 대상이 되어 왔다. 나트륨이 세계에서 가장 풍부한 원소들 중 하나이기 때문이다. 나트륨이온전지 …
Source: www.g-enews.com
Date Published: 2/1/2021
View: 3637
나트륨이온 이차전지의 기대와 전망
○ 나트륨이온 전지의 이론용량은 리튬의 그것과 비교하면 50% 이하에 불. 과하다. 또 표준전극 전위와 셀 전압도 낮다. 나트륨은 리튬보다 이온. 체적이 2배이기 때문에 …
Source: www.reseat.or.kr
Date Published: 11/3/2021
View: 4893
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주제에 대한 기사 평가 나트륨 배터리
- Author: 지식링크
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- Date Published: 2021. 9. 5.
- Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=9Fh-RJGX_pY
값싸고 안전한 차세대 배터리 시대, 나트륨-반고체로 연다
○ 원자재 확보 걱정 적은 나트륨 배터리
○ 전고체로 가는 징검다리, ‘반고체’ 배터리
지난달 30일 전북 완주군 봉동읍에 있는 배터리 개발업체 ‘에너지11’의 기술연구소. 연구실 작업용 책상 위에는 못으로 구멍을 낸 배터리셀 20여 개가 쌓여 있었다. 조금만 구멍을 내거나 망가져도 불타거나 폭발해 원형을 잃는 리튬이온 배터리와 달리 이 배터리셀들은 은색 포장과 양쪽에 튀어나온 전극 등 원래 모양을 그대로 유지하고 있었다. 임두현 에너지11 연구소장은 “하이브리드 고체 전해질을 사용해 화재와 폭발 위험이 없는 나트륨이온 배터리”라고 말했다.리튬이온 배터리가 점령한 배터리 시장에 차세대 배터리들이 하나씩 도전장을 내밀고 있다. 리튬을 나트륨이나 칼륨 같은 다른 금속으로 대체하거나 폭발성이 큰 리튬이온 배터리의 단점을 극복하기 위해 안전성이 떨어지는 액체 전해질을 다른 물질로 대체하려는 시도가 활발하다.최근 주목받는 것은 나트륨이온 배터리다. 원자재 가격 상승으로 타격을 받은 리튬과 달리 바다에 흔한 물질인 나트륨은 가격 면에서 특히 유리하다. 한국자원정보서비스에 따르면 리튬탄산 가격은 올해 1월 4일 kg당 48.5위안(약 8960원)에서 이달 1일 187.5위안(약 3만4660원)으로 387% 올랐다. 반면 나트륨이온 배터리는 희토류 금속을 양극재에 쓰는 리튬이온 배터리와 달리 양극재 소재 가격도 낮아 완제품이 30∼40% 저렴할 것으로 기대된다.에너지11은 나트륨이온 전지 상용화를 위해 인터파크 공동 창업자인 이상규 대표가 인터파크비즈마켓 에너지사업본부에서 분사해 창업한 기업이다. 배터리의 양극과 음극을 분리하는 분리막을 난연성 필름으로 활용하고 여기에 액체와 고체 전해질을 섞은 겔 형태의 전해질을 바르는 나트륨 반고체 배터리를 개발했다. 하영균 에너지11 기술대표는 “3.2V 출력에 에너지 밀도는 kg당 150Wh로 값싼 리튬인산철 배터리와 성능이 비슷하고 작동 온도도 0도에서 150도까지 가능할 정도로 안정적”이라고 말했다.세계 최대 배터리 업체인 중국 CATL은 올해 7월 나트륨이온 배터리 신제품을 공개하고 내년 양산을 시작하겠다고 밝혔다. 업계에서는 나트륨이온 배터리의 시장 가능성을 확인한 선언이라는 평가가 나온다. 프랑스 티아마트, 영국 파라디온, 미국 나트론 등도 나트륨이온 배터리를 개발하고 있다. 다만 나트륨은 리튬보다 이온 크기가 커 에너지 밀도가 떨어지는 게 단점이다. 에너지 밀도가 최대 kg당 500Wh인 리튬이온 배터리의 3분의 1 수준이다. 리튬이온 배터리와 같은 전해질을 사용하면 화재와 폭발 문제에서도 자유롭지 못하다.안전 측면에서는 ‘전고체 배터리’가 차세대 배터리로 주목받는다. 화재 위험이 큰 액체 전해질을 불에 타지 않는 고체로 대체한 배터리로 국내 배터리 3사도 연구와 투자를 진행 중이다. 다만 전고체 배터리는 양산을 위해 넘어야 할 산이 많아 2025년 이후에나 상용화될 것으로 전망된다. 김태호 한국화학연구원 에너지소재연구센터장은 “고체 전해질이 두 극에 정확히 맞닿게 해야 하는데 고체와 고체를 정확히 붙여 접촉 면적을 넓혀주는 게 쉽지 않다”고 말했다.학계와 산업체는 액체와 고체를 섞어 장점을 결합한 ‘반고체 배터리’를 전고체 배터리로 넘어가는 과정을 이어줄 중간 징검다리로 주목하고 있다. 액체에 고체를 섞어 겔 형태로 만들거나 전극에 닿는 부분이라도 말랑한 물질을 도입해 접촉력을 높인다. 김 센터장은 “반고체는 전극하고 맞닿은 곳이 부드러워 전고체 전해질과 극 소재의 접촉을 좋게 만들어준다”며 “액체와 고체를 특정 비율로 잘 섞어 성능과 안정성 사이 균형을 잘 맞추는 게 핵심”이라고 말했다.나트륨이온 배터리와 반고체 배터리 기술을 적용한 배터리들은 부피가 커도 되거나 고출력을 내지 않아도 되는 에너지저장장치(ESS), 공정용 기계, 통신기지국 등에 활용될 것으로 기대된다. 특히 잦은 화재로 안전성 문제가 큰 ESS 시장을 키울 수 있을 것으로 기대하고 있다. 하 대표는 “전북테크노파크 기술거래촉진네트워크사업을 통해 세종대 전남대 기술을 이전받아 기술을 고도화하고 있다“며 “새만금 일대 태양광 ESS 시장을 공략할 예정”이라고 말했다.완주=조승한 동아사이언스 기자 [email protected]
CATL의 나트륨이온 배터리, ‘게임체인저’ 될까?
리튬의 30분의 1에 불과한 저렴한 가격이 최대 장점
CATL이 나트륨이온 배터의 에너지 밀도를 리튬인산철 배터리 수준인 200Wh/kg로 늘리겠다고 말했다. (사진=CATL)
중국 배터리 제조사 CATL이 29일 온라인 간담회를 열고 2023년 나트륨이온 배터리를 공식 출시한다고 밝혔다.
나트륨은 매장량이 풍부하고 안정성이 높아 차세대 배터리 소재로 각광받고 있다. 하지만 리튬에 비해 에너지 밀도가 낮고 무거워 아직까지는 연구개발 단계에 있다.
나트륨이온 배터리의 가장 큰 장점은 저렴한 가격이다. 전세계 나트륨 매장량은 리튬의 1000배다. 가격은 30분의 1밖에 되지 않는다. 리튬 가격이 나날이 오르고 있는 것을 고려하면 가격 차이는 더 커질 전망이다. 전기차 가격의 30% 가량을 배터리가 차지하고 있는 만큼 배터리 원자재의 가격을 낮으면 경쟁력을 크게 높일 수 있다.
나트륨이온 배터리가 싼 가격에도 불구하고 전기차 배터리의 주력 소재로 자리잡지 못한 이유는 낮은 에너지 밀도 때문이다. 나트륨(1165mAh/g)의 에너지 밀도는 리튬(3829mAh/g)의 3분의 1도 안 된다. 셀당 평균 전압도 3V 수준으로 리튬이온 배터리(4.2V)보다 낮다.
또, 나트륨 원자는 리튬 원자보다 부피가 2.4배나 크다. 이동 속도가 느리고 무겁다. 그래서 나트륨 원자 크기에 맞는 배터리 소재를 따로 개발해야 하는 문제도 있다.
CATL은 나트륨이온 배터리의 에너지밀도를 현재의 160Wh/kg에서 리튬인산철 배터리 수준인 200Wh/kg 이상으로 25%만큼 끌어올리겠다고 말했다.
구체적으로 현재 시판중인 전기차와 비교하면 어느정도 수준일까. 현대 아이오닉5 롱레인지 전기차의 경우 SK이노베이션의 NCM811 배터리가 들어갔다. 아이오닉5의 배터리 용량은 72.6kWh다. 파나소닉 리튬이온 배터리가 장착된 테슬라 모델 S는 60kWh다.
CATL의 리튬인산철(LFP) 배터리를 탑재한 테슬라 모델 3 스탠다드 플러스는 55kWh다. 만약, 같은 차종에 리튬인산철 대신 나트륨이온 배터리를 탑재했다면 배터리 용량은 단순 계산으로 25% 감소한 45kWh가 된다.
CATL은 회사가 연구중인 나트륨이온 배터리가 리튬인산철(LFP) 배터리에 비해 에너지 밀도는 약간 낮지만 저온 성능과 충전 속도가 빠르다고 말한다. 구체적으로 배터리의 80%를 15분만에 충전할 수 있으며, -20″C 이하의 낮은 온도에서도 에너지밀도를 90% 이상 유지할 수 있다고 한다.
또, 나트륨이온 배터리가 리튬인산철 배터리와 유사한 구조인 것을 이용해 나트륨이온 배터리 셀과 리튬인산철 배터리 셀을 하나의 배터리 팩으로 통합할 계획이다. 이로 인해 나트륨이온 배터리의 단점인 낮은 에너지 밀도를 보완하고 장점인 저온 성능을 높일 수 있다고 강조한다.
나트륨이온 배터리를 당장 전기차에 사용하기는 어렵지만, CATL가 약속한대로 에너지 밀도가 올라간다면 충분히 경쟁력이 생길 수 있다. 그 수준까지 올라가지 못하더라도 에너지 밀도가 크게 중요하지 않은 에너지저장장치(ESS)나 전기 오토바이 같은 e-모빌리티 분야로도 활용이 가능하다.
CATL은 이날 하나의 배터리 팩에 나트륨 이온 배터리 셀과 리튬인산철 배터리 셀을 동시에 넣겠다고 밝혔다. 이에 대해 광주과기원 신소재공학부 엄광석 교수는 “CATL이 말한 것처럼 두 종류의 배터리 셀을 합쳐 팩으로 만들고 상용화할 수 있을 만큼의 안전성을 갖추는 건 기술력에 달렸다”며 “충분히 가능할 것으로 예상한다”고 말했다.
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“바닷물만 있으면 전기車 배터리 걱정 끝”…더 싼 배터리 나온다
하영균 에너지11 대표/사진=김휘선 기자
에너지11이 시제품으로 개발한 나트륨 이차 전지/사진=에너지11
배터리 성능 비교/자료출처=에너지11
나트륨 이차전지 안정성 테스트를 위해 하이브리드 전해질이 들어있는 팩에 망치질을 하고, 못질을 하는 모습이다. 그럼에도 폭발하거나 화재가 발생하는 현상이 일어나지 않았다/사진=에너지11
바나듐전지, 알루미늄-공기흐름전지, 칼륨전지, 아이온전지 등 배터리를 이루는 양극재에 어떤 금속 소재가 사용됐는가에 따라 각기 다른 특성을 지닌 이차전지가 탄생한다. 현재 스마트폰과 같은 이동형 기기에 적합한 리튬 이온 배터리는 리튬·코발트·니켈 등으로 만드는데 이런 자원이 한정적이라서 언제 고갈될 지 모른다는 시한부 선고를 받은 상태. 이에 따라 리튬 왕좌를 노린 다양한 이차전지 간 승부에 업계 시선이 쏠린다. ‘배터리 춘추전국시대’로 치닫는 형국이다.많은 기업과 기술자들이 새로운 전극 소재 발굴에 힘을 기울이는 가운데 ESG(환경·사회·지배구조) 스타트업인 에너지11은 ‘나트륨 이온 배터리’로 승부수를 던졌다. 하영균 에너지11 대표는 최근 머니투데이 유니콘팩토리와 만난 자리에서 “나트륨은 리튬보다 500배 이상 풍부하고 리튬 이온전지에 비해 제조 단가 30%이상 줄일 수 있다”며 “앞으로 전기자동차와 ESS(에너지저장장치) 시장에 한축이 될 것”이라고 전망했다.에너지11은 2020년 2월, 인터파크비즈마켓에서 신재생에너지 사업부가 분사해 설립한 곳이다. 인터파크 공동창업자인 이상규 전 대표가 경영 총괄직을, 하 대표가 기술 총괄직을 맡는 형태로 회사가 차려졌다. 현재 전라북도 완주군 연구개발특구에 위치하고 있으며, 지난해 6월 60억원 안팎의 예산을 투입해 나트륨 이온 전지 생산공장을 완공했다. 전남대, 청주대, 세종대, 한국화학연구원 등에서 나트륨 이온 전지와 안정성이 강화된 하이브리드(반고체) 전해질 기술을 이전받아 상용화를 진행 중이다. 나트륨 이차전지를 위한 양극재 기술, 화재·폭발에 대해 높은 안전성을 가진 하이브리드 전해질 등이 에너지11의 주무기인 셈이다.하 대표의 이력은 특이했다. 대학에선 생태학을 공부했다. 이 같은 지식을 기반으로 진화경제학적으로 산업을 꿰뚫어 보는 전문경영서를 다수 집필했다고 한다. 서울에서 대학을 졸업한 후엔 부산으로 내려가 20년간 세계 1위 자전거 신발 ‘시마노’, 아웃도어기업 ‘트렉스타’ 등에서 마케팅 책임자로 재직하며 두 업체를 세계적인 브랜드로 키워내는데 일조했다. 이후 벤처캐피털(VC)를 설립한 경력도 눈에 띈다. 첫 번째로 투자한 회사가 배터리 전문업체였는데 이를 계기로 이차전기에 매료돼 출사표를 던졌다는게 하 대표의 지난 30년의 회고다.나트륨 배터리가 업계의 비상한 관심을 이끈 결정적 계기는 작년말 세계 최대 배터리 업체인 중국 CATL이 2022년부터 나트륨 배터리를 본격 양산하겠다고 발표하면서다. 업계는 나트륨 배터리의 시장 가능성을 확인한 선언이란 평가를 내린다. 이어 인도 정유·석유화학 기업 릴라이언스 인더스트리(RIL)의 자회사 릴라이언스 뉴에너지솔라(RNESL)가 2022년 1월에 영국의 나트륨 배터리 기술업체인 파라디온을 1억 파운드(약 1622억원)에 인수하면서 분위기는 한껏 달아올랐다.나트륨은 원자재 가격 상승으로 타격을 받은 리튬과 달리 바다에 흔한 물질이다. 쉽게 구할 수 있고 가격 경쟁력면에 유리하다는 이점이 기업들을 홀린다. 하 대표에 따르면 나트륨 배터리는 리튬 배터리 보다 양극재 소재 가격이 30∼40% 정도 저렴하다. 다만, 현재 리튬에 비해 다소 부족한 에너지 밀도, 액체 전해질과 비슷한 수준으로 이온 전도도를 높이는 기술을 더 고도화해야 하는 숙제를 안고 있다.리튬 배터리의 아킬레스건은 휘발성이 높은 전해액으로 이뤄져 화재·폭발 위험이 있다는 것이다. 이런 문제를 극복하기 위해 에너지11은 안전 측면에서 액체, 고체 전해질의 장점을 결합한 ‘하이브리드 전해질’ 기술을 추가로 확보해 나트륨 전지 생산에 적용 중이다. 하이브리드 전해질은 작동 온도 범위가 섭씨 영상 0도에서 150도까지 가능하기 때문에 화재 위험성을 대폭 줄일 수 있고, 전지 충·방전 시 안정성에 가장 큰 문제가 되는 리튬 덴드라이트(dendrite·배터리 내부에서 리튬이 나뭇가지처럼 뾰족하게 자라나는 현상) 증상도 해소했다.에너지11은 올해부터 기술 검증, 규제 특례 등을 통해 나트륨 배터리 양산 준비에 착수한 뒤 2023년말 전북 익산에 위치한 함열농공단지에서 본격적인 양산에 나설 계획이다. “전북과 새만금 일대의 태양광 ESS 시장을 먼저 공략할 겁니다. 현재 ESS 시장은 빈번한 화재 사고로 시장 성장이 움츠려든 상태인데다 저장효율도 낮아서 나트륨 전지가 그 해결책이 되어줄 겁니다. “아울러 오는 2025년에는 소형 전기차 시장으로 진입할 계획이다. 이를 위한 실증 사업을 정부 기술 개발과제를 통해 추진할 예정이다. “전반적으로 나트륨 배터리는 타임-투-마켓(time-to-market)이라는 추진 요소를 가진, 확장성 있는 분야죠. 올해가 시장 진입에 골든타임이 될 것이며 우물쭈물하면 놓치게 될 겁니다.”[머니투데이 스타트업 액셀러레이팅 미디어 플랫폼 ‘유니콘팩토리’]
CATL은 나트륨 배터리·파나소닉은 반값공세…긴장하는 K배터리
‘리튬이온’ 한국업체들에 기술·원가 부담 가중
(서울=연합뉴스) 김영신 기자 = 중국과 일본의 주요 전기차 배터리 업체들이 연이어 가격을 낮춘 제품을 내놓고 있어 우리나라 배터리 업체들을 위협하고 있다.
한국 배터리 3사 (CG) [연합뉴스TV 제공]
1일 업계와 외신에 따르면 중국 최대 전기차 제조사인 닝더스자이(CATL)는 자체 개발한 1세대 ‘나트륨 이온 배터리’를 지난달 29일 공개했다.
기존 리튬이온 배터리나 리튬인산철(LFP) 배터리의 주원료인 리튬은 일부 지역에서만 나는 금속이라 비싸다는 단점이 있다. 특히 글로벌 배터리 수요가 급증하며 공급 부족으로 가격이 더욱 올라 수급 불안이 커지는 상황이다.
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CATL은 나트륨 이온 배터리는 나트륨을 핵심 소재로 하기 때문에 리튬 기반 배터리와 달리 저렴한 게 장점이라고 강조했다.
에너지 밀도는 kg당 160와트시(Wh) 수준이고, 배터리 80%를 충전하는 데 걸리는 시간이 15분 정도로 빠르다고 CATL은 설명했다. 영하 20도에서 에너지 밀도가 90% 이상 유지된다는 점도 장점으로 꼽았다.
‘나트륨 이온’ 배터리 발표하는 중국 CATL 쩡위췬 회장 [CATL 홈페이지 제공. 재판매 및 DB 금지]
배터리 업계에서는 나트륨 이온 배터리의 단점은 낮은 에너지 밀도라고 지적한다. 에너지 밀도가 최대 500Wh/kg인 리튬 이온 배터리와 비교하면 3배 이상 차이가 난다. 에너지 밀도가 낮으면 주행 거리가 짧을 수밖에 없다.
CATL은 에너지 밀도 단점은 제조 공정을 통해 보완할 것이라고 설명했다.
또한 단계적으로 kg당 200Wh 이상의 차세대 나트륨이온 배터리 개발을 목표로 하며, 2023년 나트륨이온 배터리 산업 사슬을 구축할 계획이라고 CATL은 밝혔다.
전기차 배터리 시장에서 중국 CATL과 한국 LG에너지솔루션에 밀리고 있는 일본 파나소닉도 최근 ‘반값 배터리’ 승부 카드를 던졌다.
파나소닉은 도요타와 함께 설립하는 배터리 합작사 ‘프라임 플래닛 에너지&솔루션’을 통해 내년까지 배터리 생산 비용을 절반으로, 2025년까지는 최대 70%까지 줄인다는 목표를 제시했다.
업계에 따르면 전기차 배터리팩 제조 원가는 Wh당 100달러 수준으로 추정되는데, 파나소닉은 이 가격을 50달러 이하로 낮추겠다는 것이다.
전기차 시대가 본격적으로 개화하면서 배터리 가격 경쟁은 필연적인 흐름인 가운데, CATL과 파나소닉이 가격 공세 수위를 높인 것은 배터리 시장에서 영향력을 높이고 있는 한국을 겨냥하고 있다는 분석이 대체적이다.
중국 CATL이 공개한 나트륨 이온 배터리 [CATL 홈페이지 제공. 재판매 및 DB 금지]
에너지 시장조사기관 SNE리서치에 따르면 올해 상반기 글로벌 전기차용 배터리 에너지 총량(114.1GWh) 중 점유율 1위는 중국 CATL(29.9%), 2위는 LG에너지솔루션(24.5%), 3위는 파나소닉(15.0%)이다. 4위는 중국 BYD(6.9%), 5위와 6위는 한국 삼성SDI[006400]와 SK이노베이션[096770](각 5.2%)이 차지했다.
선두권 추이를 보면 일본 파나소닉의 점유율은 지난해보다 급감한 반면, CATL과 LG에너지솔루션은 확대했다. 삼성SDI와 SK이노베이션도 안정적인 성장세를 보이고 있다.
CATL은 탄탄한 중국 내수 시장을 기반으로 하면서 저렴한 배터리까지 내세워 글로벌 선두 굳히기를, 파나소닉은 파격적인 원가 절감으로 반등을 시도하는 전략으로 풀이된다.
당장 시장의 관심은 ‘K 배터리’ 업계로 쏠린다.
국내 업체들은 한국의 리튬이온 배터리는 중국 경쟁사의 LFP 배터리나 이번에 발표된 나트륨 이온 배터리와 비교해 에너지 밀도, 즉 성능이 우월하다고 강조한다.
LG에너지솔루션은 중국 LFP 배터리 확대로 시장 점유율에 영향이 있을 것이라는 우려가 나오자 “저렴한 비용 강점으로 저가 전기차에 적용될 가능성은 있어도 NCM(니켈·코발트·망간) 배터리보다 성능면에서는 불리하다”며 공개적으로 밝힌 바 있다.
이번에 CATL이 공개한 나트륨 이온 배터리에 대해서도 “에너지 밀도에서 리튬이온 배터리와 너무 크게 차이가 나며 충전 시간 단축, 저온 특성 등은 리튬이온 배터리에서도 구현되고 있다”며 “나트륨 이온 배터리 출시의 영향은 제한적일 것”이라고 말했다.
LG에너지솔루션 [연합뉴스 자료사진]
LG에너지솔루션을 비롯한 국내 업체들은 삼원계 배터리에서 가격이 비싼 코발트 함량을 줄이는 방식으로 가격 경쟁력을 확보하며, 차세대 기술·제품 개발로 공세에 대응하고 있다. 기존 주력 제품인 NCM 배터리의 양극재에 알루미늄을 추가하고, 코발트는 줄인 ‘NCMA 배터리’를 올해 하반기부터 양산할 계획이다.
삼성SDI는 니켈 함량 88% 이상의 하이니켈 기술이 적용된 젠5(Gen.5·5세대) 배터리를 올해 하반기부터 양산할 예정이다.
SK이노베이션은 니켈 비중을 약 90%까지 높인 NCM9 배터리를 내년부터 양산한다. 또한 전고체 배터리 등 차세대 기술 개발도 활발히 진행 중이다.
업계에서는 글로벌 배터리 시장의 경쟁이 더욱 격화할 것이란 전망이 나온다.
정하늘 삼성증권[016360] 연구원은 “나트륨 이온 배터리에 대해 면밀한 비교는 필요하지만 차세대 목표와 상업 생산 전환을 언급한 것은 중요한 의미가 있다”며 “끊임없이 노력하는 선두 업체의 DNA를 증명하며 입지를 공고히 하는 이벤트”라고 평가했다.
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알트리스, 스웨덴 나트륨 이온 배터리 공장 설립
알트리스, 스웨덴 나트륨 이온 배터리 공장 설립 이미지 확대보기 자료=알트리스
나트륨-이온 배터리는 수년간 집중적인 과학 연구의 대상이 되어 왔다. 나트륨이 세계에서 가장 풍부한 원소들 중 하나이기 때문이다. 나트륨이온전지의 산업 수용을 가로막는 가장 큰 걸림돌은 리튬계 전지보다 에너지 밀도가 낮다는 점이다.현재 리튬 배터리의 지배력은 위협받고 있다. 연초부터 리튬 원가가 700%나 오르면서 배터리 제조사와 자동차 업체들은 기존에 실현 불가능했던 옵션을 고민해야 했다.중국 배터리업체 CATL은 지난해 160wH/kg의 에너지 밀도를 가진 나트륨 이온 배터리를 개발했다. CATL은 2023년까지 200wHkg까지 늘릴 것이라고 발표했다. 이미 1세대 나트륨이온 배터리 셀 생산을 시작했다.스웨덴기업인 알트리스(Altris)는 나트륨 이온 배터리 제조에도 깊이 관여하고 있다. 케미컬 앤 엔지니어링 뉴스에 따르면, 알트리스는 스웨덴 산드비켄에 있는 샌드빅 머티리얼 테크놀로지의 부지에 첫 번째 상업 시설을 지을 것이라고 한다.알트리스는 앞으로 몇 주 안에 공장 건설을 시작하고 2023년 초에 공장을 열 계획이다. 이 공장은 나트륨, 철, 탄소, 질소 화합물을 특징으로 하는 페럼 음극 재료의 초기 용량은 연간 2000미터톤이 될 것이다.알트리스는 웹사이트에서, 나트륨 이온배터리의 연구는 전적으로 매우 풍부하고 안전한 물질로 구성된 전극의 개발에 초점을 맞추고 있다고 설명한다. 이 회사의 시범 생산 라인은 이미 가동되고 있으며, 기존의 양극을 대체하는 ‘드롭인’ 방식으로 나트륨 양극 기술의 구현 가능성을 입증하고 있다. 이는 제조 공정에 큰 변화가 필요하지 않다는 것을 의미한다.알트리스는 철과 나트륨 기반의 전극 재료인 페낙(Fennac)을 낮은 에너지 공정을 통해 쉽게 대량으로 생산할 수 있다고 밝혔다.알트리스가 설명하는 페낙의 내용은 다음과 같다.페낙은 차세대 친환경 나트륨 이온 배터리의 음극 소재인 나트륨 함량이 높은 프로이센 화이트 파우더이다. 구성은 x>1.9인 NaxFe[Fe(CN)6]이다. 이 재료는 나트륨 이온 배터리의 성능 양극으로 이상적이며 나트륨을 포함하지 않는 음극 재료와 페어링할 수 있다. 이상적인 보관은 장기간에 걸쳐 품질을 유지하기 위해 비활성 조건 하에서 수행되어야 한다. 평균 공칭 전압은 3.25V이며, 용량은 ~160mAh g-1이라고 한다.경쟁력 있는 에너지 밀도는 저비용 대안이 매력적인 그리드 및 기타 애플리케이션을 지원하기 위해 고정 에너지 저장에 적용되는 나트륨 이온 배터리에 적합한 재료를 만든다.나트륨 배터리는 아직 전기차에 사용할 준비가 안 됐지만 기다려야 할 부분이 있다고 한다. 나트륨 배터리 개발의 마지막 장은 아직 쓰여지지 않았다. 오늘날의 배터리 기술은 1980년대에 비디오 테이프 녹화가 있었던 곳과 유사하다. 처음에는 베타맥스, 그 다음에는 VHS, 블루레이, 그 다음에는 CD가 있었고 지금은 모두 온라인으로 이루어지고 있다.오늘날의 내연기관은 공학적 기술의 보석이지만, 1세기가 넘도록 개발되어 왔다. 지금쯤 대부분의 버그가 해결되기를 기대할 것이다.그렇다면 나트륨 이온 배터리는 차세대 제품인가? 만약 리튬, 니켈, 코발트 가격이 성층권에 남아있다면, 그럴 수도 있을 것이다. 재생 에너지를 위한 안전하고 저비용 그리드 규모의 배터리 저장장치는 아마도 화석 연료에 의해 촉발된 기후 변화와의 싸움에서 전기 자동차를 만드는 것보다 더 중요할 것이다.김진영 글로벌이코노믹 기자
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