차세대 나트륨이온전지 개발 논의가 활발하다. 중국 리튬인산철(LFP) 대항마로 주목된다. 나트륨이온전지는 리튬을 주로 사용하는 기존 배터리보다 가격경쟁력이 있고 안전적이다.

15일 업계에 따르면 산업통상자원부 지원하는 저가격 장수명 나트륨 이차전지 핵심소재와 전지개발 과제 컨소시엄 회의가 배터리업체와 전문가들이 참석한 가운데 전북 전주 라한 호텔에서 11~12일 열렸다. 이번 과제는 정부 지원 237억에 전체 사업비용은 368억으로 나트륨 전지 개발 사업이다.

한국은 과거 리튬 인산철 개발에 대한 부실한 대응으로 인해 중국에 주도권과 시장을 빼긴 경험을 가지고 있다. 이에 차세대 나트륨 전지에 대해 똑같은 실패를 반복하지 않으려는 정부의 의지가 담긴 정책 과제이다.

저가격 장수명 나트륨 전지 개발 과제 총괄을 맡고 있는 에너지11의 하영균 기술 대표는 인사말을 통해 “이번 과제는 리튬인산철(LFP) 전지를 대체하기 위한 과제”라고 밝혔다. 중국은 이미 나트륨 전지 소재 밸류 체인이 완성됐고 모든 LFP 공장 중심으로 나트륨 전지 개발과 생산을 이루어 지고 있다. 이미 중국은 리튬 인산철 전지의 재고가 많아 나트륨 전지 양산 속도를 조정하고 있는 중이라고 설명을 했다.

하 대표는 “한국 기업들이 잘 만들고 있는 층상계 산화물 양극재를 중심으로 시장이 빠르게 변화하고 있어 충분히 한국 전지 기업들이 중국과 경쟁력을 확보할 수 있다”고 밝혔다.

임두현 에너지11 연구소장은 “나트륨 전지의 공인 인증을 통해 리튬인산철을 대체할 수 있는 수준을 검증할 예정”이라고 말했다.

나트륨 전지가 리튬에 비해서 자가 방전률이 높은 문제를 해결하는 것도 중요한 개선 포인트라고 지적을 했다. 또한 에너지 밀도를 높이기 위한 공정기술로 활물질의 코팅 두께를 두껍게 하면서도 덴드라이트 감소와 고속 충방전 성능을 구현할 수 있는 구조를 설계하는 것이 가장 핵심기술개발 포인트라고 발표를 하였다.

양극재 개발을 주도하고 있는 에코프로비엠의 이동욱 이사는 양극재 개발 방향을 발표하면서 “2V-4.2V 구간의 충방전이 가능한 양극재로 리튬인산철 보다 높은 수준의 170mAh/g 에너지 밀도를 가진 양극재를 개발하겠다”고 말했다.

특히 기존의 중국 나트륨 전지 업체 중심으로 개발하고자 했던 프로시안 블루 타입의 양극재에 비해 앞으로 에너지 밀도를 200w/kg까지 개발가능한 층상계 산화물 양극재로 개발을 할 예정이라고 발표했다. 기존 설비를 활용해 나트륨 양극재 양산이 가능하기 때문에 국내외 수요에 대응할 수 있는 수준까지 준비가 돼 있다는 설명이다.

13년 동안 하드 카본 음극재를 이미 개발하고 있는 애경 케미칼은 기존의 리튬 전지용 하드 카본에서 나트륨 전용 하드 카본으로 개발을 할 예정이다. 에너지 밀도도 중국 업체와는 차별화된 수준의 음극재 개발을 할 것이라고 밝혔다.

나트륨 전지 전해질을 개발하는 주도하는 엔켐의 최재용 과장은 “나트륨은 리튬에 비해 0.33V의 전압의 하강이 이루어지기 때문에 고전압에서 산화 안정성을 확보하는 것이 핵심 개발 포인트”라고 지적했다.

분리막 업체인 더블류씨피의 박평용 팀장은 “나트륨 전지용 분리막은 세라믹 코팅 분리막 중심으로 개발을 나트륨 전지용으로 개발을 할 예정이라 한다. 나트륨이 경우는 입자 사이트가 커서 나트륨 이온의 이동성에 문제가 있기 때문에 이를 해결하기 위해서 기공 사이즈와 기공률을 최적화하는 것을 개발 목표로 하고 있다”고 발표했다.

조민영 한국배터리산업협회 팀장은 “이번 과제를 통해 표준화 안을 만들고 나트륨 전지 국제표준까지도 고려를 하고 있다”고 했다. 조 팀장은 “산업계 학계 연구소들 협의를 통한 공청회나 행정적인 절차를 통해서 완성할 것”이라고 말했다.

이번 세미나에서는 전지 및 소재 기업 6개사, 국공립 연구소 5개소, 8개 대학 그리고 배터리 협회까지 참여해 대규모 컨소시엄을 구성했다. 나트륨 전지 밸류체인을 만들고 나트륨 전지 생태계를 활성화하기로 했다.

범현주 기자 hjbeom@naeil.com