‘Mass production’ of sodium batteries in China CATL ‘production of lithium mixed packs’
저렴한 나트륨 배터리가 양산되면서 소형자 적용되고 중국 CATL는 '리튬 나트륨 혼합 배터리 팩‘을 대량 생산할 것으로 밝혔다.
다음 주 개최될 상하이 오토 쇼에서 자동차 제조업체와 배터리 생산 업체가 중국 시장에서 제한된 범위의 소형차에 나트륨 배터리 계획 발표 할 것으로 뉴욕타임스가 16일 보도했다.
고가 리튬을 대체할 소금인 나트륨 배터리는 그간 크기가 커서 자동차용 배터리 팩에서 어려움을 겪었으나 광물을 고도로 가공된 화합물에 혼합하여 충전식 배터리를 가능하게 하며 대량 생산 체제에 들어갔다고 중국 거대 배터리 제조사인 CATL을 취재한 NYT가 밝혔다.
LG엔솔은 17일 애리조나주와 5억달러(7조2천억원) 투자해 에너지저장장치(ESS)와 원통형 리튬인산철(LFP) 배터리 공장 건설을 협의했다.
LG엔솔은 지난달 25일 원통형에 4조2천억원과 3조원은 LFP 공장 투자로 밝혔고, AP는 ‘차후 ESS 생산 전환’으로 17일 보도했다.
LG엔솔은 1월19일 카이스트 연구팀과 리튬황배터리 기술 고도화 성공을 밝혔다.
'리튬황배터리'는 양극재에 황, 음극재에 리튬메탈을 사용해 코발트·니켈 등 희귀 금속을 사용하지 않고 가벼워지고 영하의 기온에 강하다는 장점이 있어, 중국의 나트륨 배터리와 경쟁을 보인다.
CATL은 최근 복건성 닝더에 최초의 대규모 나트륨 배터리 조립 라인을 건설했으며, 지난해 나트륨 배터리 셀을 리튬 배터리와 동일한 장비로 거의 동일하게 만드는 기술을 개발했고, 단일 전기 자동차의 배터리 팩에 나트륨 전지와 리튬 전지의 혼합 배터리 팩을 대량 생산할 준비가 됐다고 NYT에 밝혔다.
나트륨 배터리 공장은 세계적으로 20개가 건설 중이거나 추진 단계이며 이중 16 개가 중국에 있다.
나트륨 배터리는 1970년대에 미국에서 본격적으로 시작됐고, 이후 일본 연구자들이 중요한 발전을 이룬 이후 이제 중국 기업들이 기술 상용화를 주도하고 있다.
중국은 충전식 배터리의 혁신에서 리튬을 훨씬 저렴하고 풍부한 나트륨으로 대체하면서 온도가 영하로 떨어질 때 동일한 충전을 유지하는 조건을 맞춰 리튬 배터리의 난제를 해결하면서 발전이 가속화돼 애초 리튬 배터리 생산이 나트륨 배터리 출력을 왜소하게 만들 것이라는 벤치마크의 예측에 오류가 생겼다고 NYT는 밝혔다.
컨설팅사 Lantau Group의 전력 컨설턴트 데이비드 피스맨은 “나트륨 배터리의 내구성에 대한 의구심이 남아있다”며 “전력 회사는 나트륨 배터리가 실험실뿐만 아니라 야외에서 수년간 어떻게 작동하는지 보고 싶어 한다”고 NYT에 밝혔다.
세계 최대 광산회사 BHP의 마이크 헨리 CEO는 "나트륨은 리튬 수요의 피크를 깎을 것"이라며 "특정 응용 분야에서 나트륨이 리튬을 대체하는 것을 보게 될 것이라고 확신한다. 중국은 이에 대한 연구를 주도하는 데 앞장서고 있다"고 NYT에 밝혔다.
배터리에서 리튬을 나트륨으로 전환하는 유틸리티(대형 저장장치)는 태양 전지판이나 풍력 터빈 근처의 빈 부지에 두 배 크기의 배터리로 대치할 수 있으며, 전 세계의 유틸리티에서 태양열 및 풍력과 같은 기후 친화적 소스로 이동함에 따라 엄청난 양의 배터리 저장 장치에 대한 욕구가 증가하며 나트륨 배터리 수요가 급속히 커졌다.
중국 산둥(山東)성은 전기 수요가 많은 이른 저녁에 공장과 가정이 필요로 하는 것보다 더 많은 태양광 발전으로 그리드가 넘쳐나는 정오보다 최대 20배 더 많이 판매되고 있어, 발전 회사는 리튬 배터리를 사용하여 낮에 축전해 재생 가능한 전기를 저녁 시간에 걸쳐 분배한다.
중국 중서부의 Three Gorges Corporation 유틸리티는 나트륨 배터리를 실험하며 지방에서 새로 건설된 태양 광이나 풍력발전 생산 전기의 10-20% 저장 용량의 배터리를 설치하고 있다.
CATL은 복건성 푸저우(福州)에서 도심의 전기차 충전소에 미니밴 크기의 리튬 배터리를 통해 옥상 태양 전지판에 태양이 비치는 때 자동으로 충전하며 운전자가 저녁에 저렴하게 충전할 수 있는 장소에서 나트륨 배터리 사용을 연구하고 있다.
나트륨 배터리는 리튬 배터리의 아프리카 채굴 코발트와 인도네시아 러시아 필리핀의 니켈이 필요없다.
세계 최대 나트륨 채굴지는 전세계 소다회 매장량의 90% 이상을 차지하는 미국이며, 와이오밍 사막 남서부 깊숙한 곳에는 5만년 전 형성된 광대 한 소다회 매장지에서 유리 제조 산업용으로 추출됐다.
소다회의 자연 매장량이 적고 미국으로부터의 수입 의존을 꺼리는 중국은 대신 석탄으로 연료를 공급하는 화학 공장에서 합성 소다회를 생산한다.
미국 전기차 회사 테슬라는 중국 상하이에 대용량 에너지저장장치(ESS)인 메가팩 생산 공장 건설을 9일 발표했고, 중국 CATL이 테슬라 메가팩에 배터리 셀과 팩을 납품하고 있어 이번 공장 신설은 CATL의 신형 나트륨 배터리가 주종을 이룰 것으로 보인다.
국제 ESS 시장 규모는 2021년 110억에서 달러 2030년 2620억 달러로 급성장 추세이다.
NYT는 9일자에 “중국은 세계 충전식 배터리의 대부분을 생산하며 성분을 생산하는 데 필요한 화학 처리를 지배한다”며 “메가팩을 제조할 테슬라의 상하이 시설은 배터리용 리튬-철-인산염 화합물을 거의 모두 제조하는 공장과 가까울 것”이고 보도했다.
테슬라의 엘론 머스크 CEO는 트윗에서 상하이 공장의 목표가 "캘리포니아에 있는 메가팩 공장의 생산량을 보충하는 것"이라며 “전기 생산자와 유통 업체를 위해 매년 10,000 개의 거대 배터리 조립하기 위해 상하이에 공장 건설 할 것”이라 9일 밝혔다.
테슬라의 단일 메가팩은 3,600가구에 전력을 공급할 수 있다.
테슬라의 메가팩에 대해 “캘리포니아의 기존 메가팩 공장은 2025년 초까지 주문 잔고가 있으며, 선적 컨테이너 크기의 단일 메가팩 가격은 캘리포니아에서 2만 달러 미만”이라고 로이터가 17일 밝혔다.
LG엔솔의 ‘5억 달러 애리조나 배터리 공장’ 투자에 대해 "미국 IRA를 통해 현지에서 제조된 배터리에 대한 빠르게 증가하는 수요에 대응하는 것을 목표로 한다"며 “이 공장은 2025년까지 전기차 배터리를, 그 후에는 에너지 저장 시스템용 배터리 생산 예정”이라고 AP가 17일 밝혀, 중국 나트륨 배터리와 가격 경쟁을 시도했다.
중국 내륙 깊숙한 창사에서는 수천 명의 화학자, 엔지니어 및 제조 노동자가 배터리의 미래를 형성하면서 충전식 배터리의 차세대 혁신, 즉 리튬을 훨씬 저렴하고 풍부한 소금 추출 나트륨으로 대체하는 것을 지휘하고 있다.
창사에서는 대학 졸업생들이 세계 최대 화학 제조업체 독일 BASF 등의 화학 회사들의 연구소에서 나트륨 배터리 기술을 연구하고 있고 나트륨 배터리 대형 공장이 이미 실험실 인근에서 건설 중이다.
미국 GM은 1월 20일 LG엔솔과 4번째 배터리 합작공장 건설계획을 백지화했다.
미국 미시간 주정부는 3월 28일 포드와 중국 CATL의 배터리 합작공장 부지 조성비로 1억 2300만 달러 보조금 지급을 승인했다.
미국 자동차사들이 중국CATL의 나트륨 배터리에 미국 중서부 오지인 와이오밍주의 소금 광산 추출 소금 광물이 결합해 주도자가 교체되고 있다.