리튬 계열 배터리는 리튬 이온, 리튬 인산철, 리튬 폴리머 세 종류가 있는데, 리튬이온이나 리튬폴리머 등 삼원계(양극재
가 세 종류 금속으로 구성) 배터리는 니켈과 코발트, 망간 등 3가지 물질로 양극재를 만든다.
설명
리튬 인산철(LiFePO4)은 리튬이온이나 리튬폴리머 전지에 비해 발열성이 낮아 안전성이 높은 것으로 평가받고 있다.
삼원계나 사원계 (양극재가 네 종류 금속으로 구성) 배터리 대비 에너지밀도가 낮기 때문이다. 대신 안전성은 높은 편이다.
또 원재료로 들어가는 금속도 삼원계나 사원계에 비해 저렴하다.
LFP 양극재는 개발된지 오래된 구식 기술로 인식돼왔다. 최근까지도 전기차 생산 기업들의 LFP배터리 채용은 비용 절감
과 중국 시장 공략 차원으로 인식돼왔다. 개발된 지 오래된 LFP 배터리를 만들 때 필요한 철은 삼원계-사원계 양극재 구성
금속인 니켈, 코발, 망간 등보다 가격이 싸기 때문이다. 개발된지 오래된 방식이기에 중국 배터리업체들은 기술력이
향샹되기 전까지 LFP 배터리를 주력으로 생산해왔다. 이 시기 중국 정부는 보조금 차별을 통해 외국산 배터리가 자국
전기차 시장에 진입하는 걸 막는 방식으로 자국 배터리기업들을 지원했다.
구식이라고 외면받았는데 LFP 배터리 양극재의 반전...
이에 LFP 배터리는 중국에서나 쓰이는 저렴한 배터리로 치부됐지만, 최근 위상이 바뀌었다.
안전성 떄문이다. 2021년들어 LG에너지솔루션의 삼원계 배터리를 탑재한 현재차 코나EV, GM볼트EV에서 연이은
화재가 발생하면서 각각 수조원대 비용이 들어가는 리콜이 실시된 바 있다. 문제는 리콜을 실시되지만 화재 원인이 속
시원하게 밝혀지지 않았다는 점이다. 떄문에 삼원계 배터리에 대한 불안감이 가중됐고, 이는 LFP 배터리에 대한 관심으로
이어졌다는 해석이 나온다.
설명2
잇따른 화재 사건은 삼원계-사원계 배터리의 안전성 문제로 이어졌고, 이는 양극재를 구성하는 금속 중 하나인 "니켈의
불안전성"을 부각시켰다. 양극재 내에서 니켈이 차지하는 비중을 높일수록 에너지밀도가 높아져 한동안 한국 배터리기업
들 사이에는 "니켈 함량 높이기" 경쟁이 붙기도 했다. 니켈은 불안전한 물질로 양극재 내 비중이 커질수록 발화 가능성도
높아진다.
니켈에 대한 불안감이 높아진 반면, LFP 배터리의 낮은 에너지밀도를 극복하기 위해 기술 개발도 진행됐다. 특히 배터리
패키징 기술의 진화가 눈에 뛴다. 배터리 4대 구성요소가 한 데 들어간 기본 단위를 셀이라고 하는데, 셀 여러 개를 묶어
모듈을 만들고 이 모듈 여러개를 다시 묶어 팩으로 구성한다. 전기차에는 이 팩 하나가 들어간다. 그러나 최근 중국 전기차
업체 BYD는 셀을 모듈로 묶는 과정을 없애고, 셀로만 팩을 구성하는 콘셉트를 공개하며 배터리셀 적용 효율을 기존40%
대에서 60%로 개선할 수 있다고 주장한다.
또 다른 이유로 LFP 배터리의 특허 만료가 꼽히고 있다. LFP 배터리와 관련한 특허가 워낙 복잡하게 얽혀 있어 수출하려
면 상당한 비용이 발생했다. 그러나 2022년 말이면 특허가 만료돼 중국 기업들이 LFP 배터리를 수출하는 게 더 수월해
질 수 있다.
기타
중국이 주로 생상하는 LFP 배터리는 에너지 밀도가 NCM 배터리보다 낮은 반면 가격이 저렴하다. 주행거리가 길지 않은
기본 모델에 적용하기에 적합하다. 테슬라에 이에 폭스바겐, 다임러도 각각 2023년, 2024년부터 엔트리 전기차에
LFP배터리를 탑재하기로 했다. LFP배터리에 대한 글로벌 완성차 업체의 "러브콜"도 이어지고 있는 배경이다.
주행거리가 상대적으로 짧긴 하지만 충전 인프라가 확대되면 LFP 배터리의 활용성은 더 커질 수 있다.