삼성의 LFP플러스 와 국내업체들의 LFP배터리 양산

안녕하세요 , 국내업체들이 LFP배터리 본격양산에 접어들었습니다, 기존의 LFP배터리에서 한층 진화된 또 다른 LFP배터리 양산에 본격 접어들었는데요, 오늘은 이러한 움직임과 달라지는 LFP배터리의 기술적인 부분까지 한번 알아보도록 하겠습니다.

 

 

삼성 SDI의 LFP배터리 "LFP+"

 

삼성 SDI가 새로운 LFP 배터리를 생산한다고 합니다. 해당 내용 알아보겠습니다. 삼성 SDI는 23일 서울 코엑스에서 열린 제37회 세계 전기차 학술대회에 참가해 각형 "NMX 배터리"와 "LFP + "배터리 시제품을 선보였습니다. NMX와 LFP+ 는 중저가 배터리 전략의 핵심으로 배터리 가격을 낮추는 가성비 배터리입니다.

 

특히 LFP +배터리는 또 다른 소재를 추가하여 개발을 진행 중입니다.LFP+ 배터리는 소형 A 세그먼트에서부터 대형 세그먼트까지 다양한 크기의 차량에 적용시킬 수 있다고 합니다. 삼성 SDI는 이 계획을 맞추기 위해 소재 개발을 진행하고 2026년부터 본격 양산에 착수한다는 계획입니다.

 

 

그러면 LFP +배터리에 추가되는 플러스는 무엇일까요?삼성SDI 관계자는 LFP+ 배터리는 망간 또는 새로운 소재가 추가될 수 있다고 설명했습니다. 여기에 망간은 LFMP이죠. 그러면 새로운 소재는 무엇일까요? 어떻든 코발트 소재를 활용하지 않는 LFP 배터리는 기존 NCM 배터리 전기차 대비 판매 가격이 저렴하다는 장점이 있는데요, 하지만 에너지 밀도가 낮아 주행거리가 짧아질 수 있는 단점이 있기 때문에 망간 대신 신규 소재를 LFP 배터리에 추가시켜 성능을 개선시킨다는 것입니다.

 

 

국내 소재업체들의 움직임

 

여기에 배터리 셀 3사가 LFP 배터리 양산을 앞두고 있기 때문에 소재 업체들도 준비가 되어야 하죠.소재 기업들도 LFP 양극재 공급 계획을 구체화하고 있습니다. 양극재 업체들은 25년을 양산 시점으로 잡고 있는데요. 셀 업체들의 LFP 배터리 양산 시점이 26년이기 때문에 이보다 더 빨라야 하기 때문입니다. 국내 소재업체들의 LFP양간계획은 다음과 같습니다.

• 포스코홀딩스: 중국 업체와 합작 법인을 추진 중에 있음
• 엘앤에프: LFP 양극제를 이미 전시회에서 최초 공개했고, 내년 말 양산 목표
• 포스코퓨처엠: 내년 말 양산이 목표
• 에코프로BM: LFP 양극재 국내 최초 상용화를 목표로 올해 파일럿 라인을 구축하고 내년부터 양산에 나설 계획
• LG화학: 가격 경쟁력을 위해 아프리카 모로코에서 26년부터 양산

 

LFP배터리의 기술적 진화

 

근데 LFP 양극제는 종류가 여러 개가 있다는 겁니다. 대표적으로 알려진 것이 LMFP인데 이게 상용화가 애매한 부분이 있습니다. 망간 함량을 기존 LFP 양극 재료에 증가시킴으로써 에너지 밀도 증가는 나타나지만 용량과 사이클 수명이 감소하는 부분이 있습니다. 여기에 적절한 망간 함량도 애매하고 가장 큰 문제는 수명 감소입니다. 비슷한 관점으로 망간 함량을 늘리는 고전압 미드니켈도 마찬가지 문제점이 있습니다.

 

근데 최근 3월 글로벌 전기버스 1위인 중국의 "유통버스"가 수명이 긴 상용차 배터리 팩을 출시했습니다.여기 사진을 보면 15년 150만 KM입니다. 일반 배터리 보증 수명이 7년에 80만 KM 정도인데 2배의 사용 수명을 제시했습니다. 여기 유통버스는 카타르, 프랑스,  영국, 스페인 등 40개국 이상 지역에 판매하고 있는 글로벌 1위 전기버스 기업입니다.

 

 

한국에도 중국산 전기버스가 많습니다. 근데 수명 2배가 어떻게 가능할까요? 여기서 잠깐 기술적인 부분으로 설명하자면

SEI 레이어라는 것이 있는데요.배터리를 만들고 나서 최초로 전기를 인가하면 SEI 층이 생깁니다. 이 SEI 생성의 성공 여부에 따라 배터리의 초기 성능과 수명까지 결정되게 됩니다. 배터리 제조의 가장 핵심적인 기술 개념입니다.

 

 

 최초 충전을 진행하면 음극 입자 표면에 SEI 층이 생기는데 이층의 구성 물질이 리튬 화합물로 구성되기에 여기에 사용되는 리튬은 움직일 수 없게 됩니다.쉽게 말해 최초 충전을 하면 리튬이 줄어들게 되고 이것이 배터리 용량 감소로 이어지게 됩니다.

 

근데 여기에 줄어드는 리튬 대신 희생할 첨가제를 넣는 방식이 있습니다.이 첨가제는 기존 배터리 시스템과 호환성이 높아야 하고 비용도 적절해야 되겠죠, 이런 양극제 첨가제가 가장 효과적인 양극제가 LFP입니다. LFP는 최초 충전 주기에서 최대 15%까지 리튬이 손실될 수 있습니다. 여기에 첨가제를 넣으면 최대 2%까지 손실을 낮출 수가 있는데, 이러한 과정에서 수명을 연장하는 탁월한 장점을 가지게 됩니다.

 

정리를 하면 배터리의 초기 활성 리튬을 증가시켜 에너지 밀도 향상과 사이클링 수명을 향상시키는 방법은 양극제 예비 리튬화와 첨가제를 넣는 두 가지 방법이 있습니다. LFP에서 2% 수준의 첨가제를 넣으면 에너지 밀도가 5% 이상 증가 효과가 있고, 첨가제를 4% 정도 넣으면 수명을 2배 증가시킬 수 있게 됩니다. 이것은 LFP 배터리에서 시작되었지만 향후 NCM 배터리에도 적용될 것으로 봅니다.

 

 

마치면서

 

오늘은 LFP배터리에 대해서 기술적인 부분까지 좀 알아보았는데,중요한 사실은 LFP배터리도 계속 발전하면서 진화하고 있다는 것입니다, 여러 첨가물과 음극제를 바꾸는 등 아직까지는 LFP배터리가 가격적인 면에서 경쟁력이 있기 때문에 전기차의 대중화 시점에서 무시할 수만은 없는 존재가 됐습니다, 이러한 흐름에 발맞추어 국내기업들도 기존 LFP배터리에서 한층 진도 된 LFP배터리를 준비하고 본격 양산 준비를 하고 있습니다.

 

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