CATL과 중국 체리자동차, 배터리 브랜드 'ENER-Q' 공동 개발
국내 연구진 “나트륨 배터리 수명·출력 높이는 양극 바인더 개발"
◆…CATL이 개발한 나트륨 이온 배터리 사진=CATL 홈페이지 캡처
나트륨이온배터리가 리튬이온배터리를 대체할 차세대 배터리로 떠오르고 있는 가운데 세계 최대 배터리 제조업체 CATL이 중국 체리자동차의 전기차 모델에 나트륨이온배터리를 탑재될 예정이라고 중국 현지매체가 16일(현지 시간) 보도했다.
양사가 공동으로 만든 배터리 브랜드 'ENER-Q'는 체리자동차의 iCAR 03 등 전기차 모델에 장착될 예정이다.
중국 CATL을 비롯해 하이나 배터리 등 중국 배터리 업체들이 나트륨이온 배터리 출시를 예고하면서 상용화에 속도를 올리고 있다. 최근 중국은 리튬 대신 나트륨을 사용해 차세대 배터리 혁신을 시도하고 있다.
CATL이 지난 2021년 공개한 1세대 나트륨이온배터리의 에너지 밀도는 160Wh/kg에 이르며 15분만에 80% 충전이 가능하다. CATL은 "2023년부터 상업화가 가능할 것"이라고 예고한 바 있다.
뉴욕타임스(NYT)는 지난 13일 "전세계에서 건설중이거나 계획중인 나트륨배터리 공장 20곳 중 16곳이 중국에 있다"며 "2년 후 중국이 전세계 나트륨배터리 생산능력의 95%를 차지하게 될 전망"이라고 전했다.
현재 주로 사용되는 리튬에 비해 나트륨의 큰 장점은 채굴과 정제가 쉽고 매장량이 많다는 점이다. 나트륨은 소금을 구성하는 원소로 리튬보다 440배 풍부하고 가격은 약 80배(2021년 기준) 저렴하다.
또 리튬이온과 매우 유사한 화학적 성질때문에 리튬 이온 배터리를 구성하는 재료와 호환이 가능하다. 특히 영하 20도에서도 90% 이상 방전량을 유지할 수 있어 리튬 배터리의 단점을 보완하고 있다. 다만 에너지 밀도가 낮아 주로 전기이륜차, 에너지저장장치(ESS), 데이터센터(IDC) 보조전원장치 등에 사용되고 있다.
이런 가운데 국내 연구진이 나트륨 이온 배터리의 수명과 출력을 높일 수 있는 양극 바인더 소재를 개발해 주목받고 있다. 바인더는 전극 내 활물질로 충방전이 반복적으로 진행될 때 활물질 또는 도전재 사이의 결합이 느슨해지는 것을 방지하는 접착제 역할을 한다.
한국에너지기술연구원 광주친환경에너지연구센터 최성훈 박사 연구팀이 고전압 양극 소재용 새로운 바인더 소재를 개발해 나트륨 이온 배터리의 안정성과 출력을 향상시키는데 성공했다고 18일 밝혔다.
나트륨 전지의 양극재로 알려진 불화인산바나듐나트륨은 4V 이상의 고전압에서는 전해질과 부작용이 일어나 배터리 수명을 단축시킨다. 연구팀은 전기화학적 반응 중에 플루오린화수소 생성을 억제할 수 있는 나트륨폴리아크릴레이트 바인더를 적용해 배터리 수명과 출력 특성을 비약적으로 향상시켰다.
