소금(나트륨) 배터리? 리튬 배터리 대체, 2차 전지의 새로운 혁신

안녕하십니까, 

부매경입니다. 

 

오늘은 하얀 석유인 리튬의 시대에 혁신의 바람을 일으키는 소금, 나트륨 배터리에 대해서 알아보도록 하겠습니다. 

 

소금 배터리, Flickr

 

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소금 배터리? 나트륨 이온 배터리 정의

• 염화나트륨과 물을 주원료로 사용하는 에너지 저장 장치
• 주로 태양광 발전과 연계하여 사용 

 

리튬 배터리는 가격이 매우 불규칙적이며, 대부분 리튬을 중국에 의존하고 있습니다. 리튬의 부족 현상은 나트륨 배터리에게는 새로운 기회가 될 것으로 보입니다. 

 

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나트륨 이온 배터리 장점

• 원료인 소금과 물은 저렴하고 자연에서 다량으로 확보 가능
• 배터리의 독성이 없어 화학적 반응으로 나오는 부산물도 친환경적임
• 재료의 부식이 거의 없어 수명이 길고, 충방전 횟수도 많음 

 

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나트륨 배터리 문제점

• 음극재로 사용되는 나트륨과 다양한 양극재 조합으로 생산/개발 중 
• 에너지 밀도가 여전히 리튬 배터리 보다 낮음  (리튬배터리의 40% 수준)
• 리튬 배터리 대비 낮은 전압으로 성능이 낮음

 

나트륨은 리튬 대비 약 400~1000배가량 풍부하게 매장되어 있으며, 고온 및 저온에서도 안정성을 인정받고 있습니다. 

하지만 리튬배터리 대비 낮은 에너지 밀로와 낮은 전압으로 그 활용도가 제한적입니다. 

 

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나트륨 배터리 활용 분야

• 태양광, 풍력과 같은 신재생에너지 저장용 배터리로 활용
• 소규모 전력망의 전력공급 시스템에 활용
• 긴급 전력공급이 필요한 재난/긴급 상황에서 전력 공급 시스템

 

나트륨 배터리는 현재 위와 같은 에너지 저장장치로 사용되고 있습니다. 하지만 배터리의 꽃인 전기자동차에 현재에는 나트륨 배터리 사용 힘들어 보입니다. 리튬 배터리와 나트륨 배터리를 같이 하용하는 하이브리드 배터리는 가능할 것으로 보이나, 단독으로 사용하기 위해서 안전성과 에너지 밀도 등 여전히 연구가 필요합니다.  

 

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나트륨 배터리 시장규모

• 2021년 전 세계 3억 달러로 평가 
• 2022년부터 2031년까지 매년 약 16% 성장하여 2031년 약 12억 달러 예상 

 

나트륨 배터리 대표기업 

• CATL : 중국, 1세대 나트륨 이온 배터리 선구자 
• 파라디온 : 영국, Na 이온 기술 사용화로 세계 최초 나트륨 이온 배터리 회사
• 하이나배터리테크놀로지 : 중국, 높은 전력/긴 수명을 자랑하는 나트륨 이온 생산
• 나트론에너지 : 미국, 고출력, 초안전 배터리로 대규모 나트륨 이온 배터리 제품 생산

 

CATL의 첫 나트륨 배터리, CATL 홈페이지

 

나트륨 배터리의 원료인 나트륨은 자연에 풍부하고 리튬에 비해 상대적으로 가격이 저렴하기 때문에 데이터 센터, 친환경 에너지 저장시스템, 모바일 보조배터리 등 다양한 분야에 적용가능합니다. 특히 나트륨 배터리는 리튬 이온 배터리 및 고체 배터리 보다 안전하고 지속 가능하다는 평가가 있습니다. 앞으로 에너지 밀도 측면에서 연구개발이 지속된다며, 새로운 게임 체이저가 되지 않을까 생각 듭니다. 

 

이상입니다. 감사합니다. 

 

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