에너지 저장 애플리케이션을 위해 나트륨 배터리를 홍보하는 스웨덴의 노스볼트(Northvolt)

이 스웨덴 배터리의 에너지 밀도는 현재 에너지 저장에 사용되는 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도와 비슷하며 리튬이나 기타 중요한 금속이 필요하지 않습니다.

노스볼트는 에너지 저장 애플리케이션에서 리튬 이온 기술과 경쟁할 수 있는 나트륨 이온 배터리를 공개했습니다. 스웨덴의 이 배터리 회사는 새로 개발된 나트륨 전지가 더 안전하고 비용 효율적이며 풍부한 광물로만 생산된다고 말합니다. 

"우리의 나트륨 이온 기술은 다른 배터리 화학 물질보다 더 오랜 기간 동안 에너지를 저장하는 데 필요한 성능을 더 낮은 비용으로 제공함으로써 재생 가능한 발전을 배치하는 새로운 길을 열었습니다. 이 시장에서 나트륨 이온의 잠재력만으로도 전 세계 전기화를 향한 노력에 엄청난 영향을 미칠 것입니다."라고 노스볼트의 CEO 피터 칼슨(Peter Carlsson)은 말했습니다.

리튬의 화학적 사촌인 나트륨은 배터리의 대체 가능한 자연 전하 운반체입니다. 지구 지각 무게의 2.3%를 차지하는 나트륨은 지각의 약 0.002%를 구성하는 리튬보다 훨씬 쉽게 구할 수 있습니다. 바닷물도 나트륨의 잠재적 공급원입니다. 

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중요한 것은 나트륨의 물리적, 화학적 특성이 다양한 전극 구성과 호환되며, 그중 상당수는 니켈이나 코발트 같은 중요한 금속 없이도 만들 수 있다는 점입니다.

북극권에서 조금 떨어진 스웨덴 에트에 있는 노스볼트의 첫 번째 배터리 공장. Credit: Northvolt

물론 단점도 있습니다. 나트륨 이온은 리튬 이온보다 크고 무거워서 공간을 더 많이 차지하고 이동성이 떨어집니다. 나트륨의 전기화학적 특성으로 인해 배터리 셀 전압이 낮아집니다. 이러한 특성을 종합하면 나트륨 이온 배터리는 킬로그램(Wh/kg) 당 저장할 수 있는 에너지 밀도가 더 낮습니다.

이것이 세상의 끝이 아닙니다. 높은 에너지 밀도는 배터리를 전기 자동차에 동력을 공급하는 데 사용하는 경우 특히 중요하며, 이는 주행 거리를 최대화합니다. 유틸리티 규모의 에너지 저장 장치와 같은 고정식 애플리케이션의 경우 수명, 안전성 및 소유 비용 간의 절충점이 달라집니다.

모든 전기 자동차에 최고의 에너지 밀도를 자랑하는 배터리가 장착되어 있는 것은 아닙니다. 예를 들어, 테슬라의 보급형 모델 Y에는 일반적으로 사용되는 니켈 망간 코발트 산화물(NMC) 유형 배터리보다 에너지 밀도가 낮은 리튬 인산철(LFP) 배터리가 장착되어 있습니다. 

LFP는 나트륨 배터리와 많은 특성을 공유하며, 결국 전기차에도 사용될 것으로 예상됩니다. 적어도 두 개의 중국 자동차 제조업체인 체리 자동차와 BYD가 '나트륨 구동' 모델을 발표했습니다. 노스볼트 역시 차세대 나트륨 배터리 기술이 "비용 효율적인 전기 모빌리티 솔루션을 구현할 수 있는 기회를 열어줄 것"이라고 말합니다.

CATL은 4월 16일 공식 위챗 계정을 통해 체리용 나트륨 이온 배터리의 대량 생산 소식을 전했다.

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프로이센 화이트

노스볼트의 나트륨 전지는 경질 탄소 양극과 프로이센 화이트 기반 음극을 기본으로 합니다. 경질 탄소는 나트륨 이온을 잘 흡수하지 못하는 흑연을 대체합니다. 경질 탄소는 산소가 없는 상태에서 탄소 화합물을 고온으로 가열하여 생성되는 매우 미세한 다공성 형태의 탄소입니다. 프로이센 화이트는 격자 내부에 나트륨을 수용할 수 있는 철 기반의 미세 결정질 물질입니다.

이 셀은 LFP 기술로 가능한 것과 비슷한 160Wh/kg 이상의 에너지 밀도를 자랑합니다. 최고급 NMC 배터리는 300Wh/kg까지 올라갑니다. 

칼슨 CEO는 파이낸셜 타임즈와의 인터뷰에서 나트륨 배터리가 일반적으로 에너지 저장에 사용되는 리튬 이온 배터리보다 약 4분의 1 정도 저렴할 것으로 예상한다고 말했습니다. 또한 열 안정성이 뛰어나 인도, 중동, 아프리카 등 기후가 더운 신흥 시장에 더 잘 어울릴 것입니다.

칼슨은 노스볼트가 10년 후에는 현재 전기 자동차에서 얻는 매출만큼 에너지 저장 시장에서 매출을 올릴 수 있을 것이라고 말했습니다. 

스웨덴에 공장이 있고 캐나다, 독일, 스웨덴에 공장을 세 개 더 건설할 계획인 이 회사는 BMW, 폭스바겐, 볼보 등 자동차 제조업체로부터 550억 유로 상당의 주문을 받았습니다.

https://bits-chips.nl/artikel/swedens-northvolt-touts-sodium-battery-for-energy-storage-applications/

Sweden’s Northvolt touts sodium battery for energy storage applications – Bits&Chips