유럽, 배터리 독립 위해 '리튬 대체재' 연구 박차

유럽은 내연차 산업 강자로 전기차로의 전환이 한참 뒤처졌다. 뒤늦게나마 전기차로의 전환이 필수라고 판단하고 이를 강력하게 추진하고 있다. 특히 가장 중요한 배터리 산업에서 아시아 국가 의존성 탈피를 위해 혁신을 적극 추진하고 있다.

현재 대부분의 배터리에는 리튬, 코발트와 같은 금속이 필요하지만 유럽에 이런 금속이 없어 중국 등 권위주의 진영에 의존하고 있다. 이에 리튬이나 코발트에 의존하지 않는 배터리 개발에 도전하고 있다.
하지만, 새로운 배터리 대안이 넘쳐나는 가운데, 리튬 이온 배터리의 보편성에 필적할 수 있을 것으로 보이는 단일 신기술은 아직 등장하지 않고 있다. 특히 자동차용 배터리 대용의 개발은 더 힘겨워 보인다.

노스볼트의 나트륨 이온 배터리

유럽 최대 배터리 제조업체인 스웨덴의 노스볼트는 11월에 주요 미네랄이 전혀 포함되지 않은 배터리를 개발했다고 발표했다.

노스볼트는 최근 스웨덴에 있는 연구소에서 나트륨 이온(Na-ion) 셀을 성공적으로 개발했다고 밝혔다. 이 셀은 1kg당 에너지 밀도가 160Wh 이상으로 기존 리튬 이온 배터리보다 성능이 월등하다고 설명했다.

노스볼트는 스웨덴 공급업체인 알트리스와 협력해 에너지 저장을 위한 이 새로운, 더 친환경적이고 저렴한 배터리 기술에 투자할 것이라고 발표했다.

노스볼트는 철, 질소, 나트륨 및 탄소로 구성된 알트리스 음극 재료 페낙을 사용해 코발트, 니켈, 리튬, 망간, 흑연과 같이 수요가 많고 고가인 재료 없이 배터리를 만들 예정이다. 이 회사는 현재 에너지 저장에 가장 적합한 나트륨 이온 배터리를 전기차 차량용으로도 사용할 수 있는 경로를 찾아가고 있다.
물론, 노스볼트만 이 기술을 개발하는 것은 아니다. 현재 중국에는 약 30개 정도의 나트륨 이온 배터리 제조공장이 운영, 계획 또는 건설 중이다. 현재 혁신 경쟁이 치열하게 진행되고 있다.


스톡홀름 소재 잘 알려지지 않은 스타트업인 에너폴리는 아연 이온 배터리 제조공장을 건설하기 위해 스웨덴 에너지청으로부터 840만달러(약 100억5000만원) 보조금을 받았다. 2026년까지 공장을 가동하는 것이 목표다.

아연 기반 배터리는 새로운 발명품이 아니다. CEO 겸 공동 창업자에 따르면 아연과 이산화망간은 이미 충전식 삼중 A 배터리(아연 알카라인)를 만드는 데 사용됐으며, 유럽에는 이미 기존 공급망이 있다.

세계에서 네 번째로 많이 생산되는 금속인 아연은 배터리 가격이 저렴하고, 대부분의 대체 금속보다 안전하다. 이 회사는 200도를 초과하는 온도에서도 배터리에 불이 붙지 않는다는 것을 증명할 수 있었다.

스톡홀름 외곽에 공장을 지어 연간 최종 용량 100MWh의 모듈형 배터리를 생산할 계획이다. 이는 고정식 에너지 저장장치에 배치된 리튬 이온 배터리 성능과 유사하다.

에너폴리의 아연 배터리는 리튬이온 배터리에 비해 효율이 상대적으로 낮고 충전·사용 시 에너지 손실이 크다. 하지만 리튬을 수입에 의존해야 한다는 점에서 에너지 저장용으로 사용하면 아연이 더 나은 대안이 될 수 있다.

볼트스토리지의 철염 배터리

독일 스타트업 볼트스토리지는 리튬이 필요 없는 또 다른 형태의 배터리를 개발하고 있다. 뮌헨에 본사를 둔 이 회사는 '산화환원 흐름 배터리'라는 액체 전해질 용액에 에너지를 저장하는 기술을 연구하고 있다. 이 용액은 배터리 셀을 통해 흐르며 충전 및 방전된다.

이 회사는 전해질로 나트륨과 철을 사용하는 방법을 연구하고 있다. 철은 제강의 부산물로 회수될 수 있다. 2016년에 설립된 이 회사는 2022년에 엔진 및 전력 시스템 회사인 커민스로부터 2400만달러(약 313억원)의 투자를 유치했다.


리튬 및 기타 중요한 광물로부터 완전히 분리되지는 않지만, 리튬과 함께 다른 물질을 통합하기 위해 노력하고 있는 다른 회사도 있다.

올해 초, 재생에너지 투자회사인 발리노르는 노르웨이 중부 오클랜드의 6000에이커 규모 산업단지에 GWh 규모의 LFP(리튬-철) 배터리 공장 건설을 목적으로 엘리너 배터리를 설립했다고 발표했다.

이 회사는 유럽 연구 센터 신테프의 배터리 연구소와 협력해 프로토타입 LFP 배터리를 생산했다고 발표했다.

LFP의 장점은 비용이 저렴하고 수명이 길며 안전성이 높고 코발트와 같은 값비싼 원자재를 사용하지 않는다는 장점이 있다.

다만, 이 회사도 고정식 에너지 저장에 중점을 두고 있으며, 이 회사의 기가팩토리는 모듈식으로 개발되어 2027년부터 가동되며, 향후 2년 동안 생산량을 10GWh로 늘릴 계획이다.
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박정한 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com