자동차 배터리 종류(LFP,NMC,NCA)와 장단점

자동차용으로 쓰이는 배터리는 크게 세가지 LFP, NMC, NCA의 세가지로 분류할 수 있습니다. 다음으로 각 배터리의 특징과 장단점을 살펴보도록 하겠습니다. 

 

LFP 배터리

 

리튬 철인산(Lithium Iron Phosphate) 배터리를 가리키는 용어로, 최근 한국의 생산 업체들의 이목을 집중시키고 있습니다. 그동안 한국 회사들은 '싸구려'라는 이유로 외면을 해왔는데요, 중국업체들의 기술 발달로 인해 배터리 시장의 판도가 바뀌고 있기 때문입니다. 이 배터리는 리튬 이온 배터리의 한 종류입니다. 'LiFePO4'라고도 불리는 이 배터리는 주로 전기자동차, 전기자전거, 휴대용 전자기기 등에 사용되며, 기존의 리튬 이온 배터리에 비해 몇 가지 장점을 가지고 있습니다.

◑장점

1. 안정성: LFP 배터리는 높은 온도에 대한 내성이 있으며, 과충전 또는 과방전 시에도 안정적입니다. 이러한 특성은 리튬 코발트산(LiCoO2) 배터리와 같은 다른 유형의 리튬 이온 배터리보다 폭발 위험을 크게 줄입니다.

2. 수명: LFP 배터리는 장기적인 내구성을 가지며, 충전 사이클 수는 다른 리튬 이온 배터리에 비해 상대적으로 높습니다.

3. 환경 친화적: LFP 배터리는 독성 물질인 코발트를 포함하지 않으므로, 제조 및 폐기 과정에서 환경에 더 적은 영향을 미칩니다.

4. 낮은 에너지 밀도: LFP 배터리의 에너지 밀도는 다른 리튬 이온 배터리에 비해 상대적으로 낮습니다. 이는 배터리 당 저장 가능한 에너지의 양이 적다는 것을 의미하며, 이로 인해 배터리의 크기가 커지거나 차량의 주행 범위가 줄어들 수 있습니다. 그러나 이 배터리는 전기자동차의 안정성과 수명에 중요한 역할을 하며, 기술 발전에 따라 에너지 밀도도 점차 개선되고 있습니다.

 

◑단점

1. 에너지 밀도: LFP 배터리는 다른 리튬 이온 배터리 유형에 비해 상대적으로 낮은 에너지 밀도를 가지고 있습니다. 이는 배터리 당 저장 가능한 에너지의 양이 적다는 것을 의미하며, 이로 인해 배터리의 크기가 커지거나 차량의 주행 범위가 줄어들 수 있습니다.

 

2. 충전 및 방전 속도: LFP 배터리는 일부 다른 리튬 이온 배터리 유형에 비해 느린 충전 및 방전 속도를 가질 수 있습니다.

3. 저온 성능: LFP 배터리는 저온 상황에서의 성능이 약할 수 있습니다. 이는 매우 차가운 기후에서 이 타입의 배터리를 사용하는 전기차에 문제가 될 수 있습니다.

현재까지, LFP 배터리는 주로 전기차, 에너지 저장 시스템, 백업 전원 등에 널리 사용되고 있습니다. 특히 전기차의 경우, 주행 거리, 안정성, 비용, 수명 등 다양한 요소를 고려해야 하므로, 이러한 요구를 충족하는 LFP 배터리는 중요한 선택지가 되고 있습니다. 최근에는 싸구려라는 인식에 벗어나 주목을 받고 있는 이유는 '블렌딩 기술'을 통해 약점을 극복하고 있기 때문입니다.   대외경제정책연구원에 따르면 중국은NCM과 LFP를 혼합하는 기술을 완성했다고 합니다. 이에 LG, SK, 삼성 모두가 LFP배터리에 눈을 돌리고 있습니다.

 

 

▣한국의 주력 배터리 

현재까지 한국에서는 주로 NMC와 NMC 리튬 이온 배터리를 생산하고 있습니다. 대표적인 생산사로는 LG 엔솔, SK 온, 삼성 SDI 등이 있습니다. 이들 회사는 각각 다양한 리튬 이온 배터리 화학물질 구성을 사용하여 배터리를 생산하고 있습니다.

1. LG 엔솔: LG는 NMC (니켈-망간-코발트) 기반의 리튬 이온 배터리를 주로 생산합니다. NMC 화학물질은 에너지 밀도가 높고, 충전 사이클 수명이 긴 편입니다. 이러한 이유로 NMC 배터리는 전기자동차에 널리 사용되고 있습니다.

2. SK 온: SK 이노베이션도 NMC 기반의 리튬 이온 배터리를 주로 생산하고 있습니다. 그들은 또한 "NCM811"이라 불리는 배터리를 개발하였는데, 이는 니켈을 80%, 코발트와 망간을 각각 10%씩 사용하는 구성입니다. 이 구성은 높은 에너지 밀도와 비용 효율성을 제공합니다.

3. 삼성 SDI: 삼성 SDI는 NCA (니켈-코발트-알루미늄) 및 NMC 화학물질을 기반으로 한 리튬 이온 배터리를 생산합니다. NCA 배터리는 에너지 밀도가 매우 높아 주로 전기차에 사용됩니다.

 

NMC 배터리

 

NMC (니켈-망간-코발트)는 리튬 이온 배터리의 일종으로, 전기자동차와 휴대용 전자제품 등에서 널리 사용되는 배터리입니다. NMC 배터리는 두 가지 주요 화학물질인 리튬 코발트산 (LiCoO2) 배터리와 리튬 철인산 (LFP) 배터리 사이에 위치합니다.

 

◑ NMC 배터리의 장점:

1. 에너지 밀도: NMC 배터리는 높은 에너지 밀도를 가지고 있어, 한 번 충전으로 많은 양의 전력을 저장하고 긴 운행거리를 제공할 수 있습니다.
2. 수명: NMC 배터리는 비교적 긴 수명을 가지며, 충전 사이클이 많습니다. 이는 전기차에 특히 중요한 속성입니다.
3. 안정성: NMC 배터리는 리튬 코발트산 (LiCoO2) 배터리보다 더 안정적입니다.

 

NCA 배터리

 

NCA (니켈-코발트-알루미늄)는 리튬 이온 배터리의 한 유형으로, 주로 전기자동차에서 사용됩니다. 이 배터리는 높은 에너지 밀도와 빠른 충전 속도를 제공하며, 대표적으로 테슬라가 전기자동차에서 이 타입의 배터리를 사용하고 있습니다.

◑NCA 배터리의 장점:

1. 높은 에너지 밀도: NCA 배터리는 높은 에너지 밀도를 가지고 있어, 한 번 충전으로 많은 양의 전력을 저장하고 더 긴 주행 거리를 제공할 수 있습니다.

2. 빠른 충전 속도: NCA 배터리는 상당히 빠른 충전 속도를 제공합니다.

3. 수명: NCA 배터리는 상대적으로 높은 수명을 가지고 있습니다.

◑ NMC,NCA 배터리의 단점:

1. 비용: NMC,NCA 배터리는 코발트를 포함하고 있어, 이는 자원이 비싸고 제조비용을 높이는 요소가 될 수 있습니다.

2. 환경 및 인권 문제: 코발트의 채굴과정은 환경에 부정적인 영향을 미칠 뿐 아니라, 인권 문제도 종종 발생합니다.

 

-환경문제 

●수질 오염: 코발트 채굴은 대부분 개방 광산에서 이루어지며, 채굴 작업 중에 사용되는 화학 물질들이 지하수와 수체에 유출될 수 있습니다. 이로 인해 수질 오염이 발생하고 생태계에 영향을 줄 수 있습니다.
● 토양 침식: 채굴 작업으로 인해 토양이 파괴되고 침식될 수 있습니다. 이는 생물 다양성 감소와 토양의 비옥성 감소로 이어질 수 있습니다.

 

-인권 문제

●노동 조건: 코발트 생산은 주로 동안 고령 노동자나 아동 노동자 등 노동력 비용이 낮은 지역에서 이루어집니다. 이는 안전 및 근로 조건 개선의 필요성을 제기할 수 있습니다.
●인권 침해: 일부 코발트 채굴 지역에서는 군사 충돌이나 민족 갈등으로 인한 인권 침해 사례가 보고되기도 합니다. 채굴 권한과 수익 분배에 대한 불투명성으로 인해 지역 사회가 공정하게 혜택을 받지 못하는 경우도 있습니다.

 

3. 안정성:  높은 에너지 밀도를 가짐에 따라, 고온 상황에서의 안정성이 상대적으로 떨어질 수 있습니다. 이로 인해 과열 시 불이나 폭발의 위험이 증가할 수 있습니다.

 

우리 정부는 2026년 LFP 배터리 개발을 목표로 민관 협력 사업을 추진하기로 밝혔습니다. 이에 국내 배터리 3사가 개발을 위한 발판을 마련하는 중입니다. 부디 순조로운 개발이 완성이 되어 기존 배터리 시장의 우위를 이어가기를 바랍니다.

 

국내 배터리 3사 LFP 배터리 개발에 박차 - Info-Provider