25년 4월 25일!! 애경케미칼이 상한가를 쳤습니다!
그 배경에 나트륨(Na) 배터리가 있어, 나트륨 배터리를 향한 관심이 아주 뜨겁습니다!
나트륨 배터리는 리튬 배터리에 비해 친환경에 가까워
전기차 배터리로 나트륨을 사용한다면, 환경 오염을 더 줄일 수 있겠죠?
그럼에도 현재까지는 리튬 배터리가 더 상용되었던 이유와
이제는 나트륨 배터리가 리튬 배터리를 대체할 수도 있겠다!! 라고 생각되는 나트륨 이온 배터리의 발전 부분을
나트륨 배터리의 원리와 장, 단점에 기반하여 살펴보겠습니다! :)
나트륨(Na) 배터리란?
나트륨 배터리는 리튬 대신 나트륨(Na)을 주원료로 사용하는 충전식 배터리, 즉 2차 전지로, ‘나트륨 이온 배터리’ 또는 ‘소듐 이온 배터리’라고도 불립니다.
최근에는 친환경 배터리로 전기차, 에너지 저장장치(ESS), 저가형 전자기기 등 다양한 친환경 분야에서 각광받고 있습니다. 나트륨은 지구에 풍부하게 존재해 원재료 수급이 쉽고, 리튬에 비해 원재료의 가격이 매우 저렴하다는 점이 나트륨 배터리의 가장 큰 특징입니다.
나트륨 배터리의 원리
나트륨 배터리의 구조와 작동 원리는 리튬 이온 배터리와 비슷합니다.
충전 시 나트륨 이온이 양극에서 음극으로 이동해 저장되고, 방전 시에는 반대로 이동하면서 전류를 발생시킵니다. 작동 원리는 비슷하나, 리튬 이온 대신 나트륨 이온을 사용한다고 생각해 주시면 되겠습니다.
다만, 리튬 이온보다 나트륨 이온의 크기가 더 크고 무거워 전극 재료의 선택과 구조 최적화에서 효율이 다소 떨어지는 차이가 있습니다.
나트륨 배터리의 장점
- 저렴한 가격 : 나트륨의 원재료 가격은 리튬의 50분의 1 수준으로, 매우 저렴합니다. 저렴한 원재료 가격으로, 배터리 생산 단가를 크게 낮출 수 있습니다.
- 원재료 수급 안정성 : 나트륨은 해수, 지각 등에 매우 풍부하게 존재해 리튬에 비해 공급망 리스크가 적습니다.
- 높은 안전성 : 나트륨 이온 배터리는 전해질이 불연성이면서, 내부 단락에 강해 화재·폭발 위험이 낮습니다.
- 저온 성능 우수 : 저온에서 성능이 떨어지는 리튬 배터리와 달리, 나트륨 배터리는 영하 40도에서도 충전량의 90% 이상을 유지할 정도로 저온에서도 우수한 성능을 유지합니다.
- 친환경 : 환경에 주는 영향이 적고, 리튬 채굴에 따른 환경 파괴 우려도 없습니다.
나트륨 배터리의 단점
- 낮은 에너지 밀도(개선 중) : 리튬 이온 배터리보다 단위 무게당 저장할 수 있는 에너지가 낮아, 같은 크기의 배터리로 제공할 수 있는 주행거리가 훨씬 짧습니다.
- 낮은 전압 : 리튬 이온 배터리에 비해 전압이 낮아, 동일 조건에서 출력이 떨어집니다.
- 충전 속도 및 수명(개선 중) : 충전 속도가 느리고, 배터리 수명도 짧은 편입니다.
- 대량 생산 및 표준화 미비 : 아직 대규모 생산 체계가 완전히 자리 잡지 않아, 규모의 경제 효과와 표준화가 부족합니다.
다만 위의 단점들, 특히 낮은 에너지 밀도와 충전 속도는 25년 4월 CATL이 발표한 나트륨 이온 배터리 '낙스트라'에서는 많이 보완된 것을 확인할 수 있었습니다. 효율이 개선된다면 기업들이 투자를 많이 할 것이고, 당연히 대량 생산 및 표준화도 마련되겠죠?
최신 기술 동향 및 시장 전망
CATL의 2세대 나트륨 이온 배터리 ‘낙스트라(Naxtra)’
2025년 4월, 세계 1위 배터리 업체인 CATL이 2세대 나트륨 이온 배터리 ‘낙스트라’를 공개해 배터리 업계에 큰 파장을 일으켰습니다!!!
낙스트라는 에너지 밀도가 175Wh/kg으로, 이는 기존 리튬인산철(LFP) 배터리와 비슷한 수준입니다. 한 번의 충전으로 약 500km 주행이 가능하고, 5분 충전으로 520km 주행이 가능한 차세대 배터리 기술도 함께 내보였습니다.
또한, CATL은 2025년 하반기부터 중장비 차량, 전기차, 하이브리드차량용 대형 나트륨 배터리까지 양산을 확대할 계획이라 말하며, '나트륨 이온 배터리가 LFP 배터리 시장의 절반을 대체할 것'이라는 전망을 내놓았습니다.
시장 성장 전망과 미래 활용 분야
나트륨 이온 배터리 시장은 전기차와 ESS 등에서 저가형 대용량 배터리 수요가 늘며, 2025년 약 1억 7,866만 달러에서 2030년 2억 5,388만 달러로 연평균 7.28% 성장할 것으로 예측됩니다.
- 저가형 전기차 : 저렴한 가격과 안전성, 저온에도 유지되는 성능 덕분에 보급형 EV 시장에서 LFP 배터리에서 나트륨 배터리로의 이동이 빨라질 가능성이 큽니다.
- 에너지 저장장치(ESS) : 대규모 전력 저장이 필요한 분야에서 가격 경쟁력으로 각광받고 있습니다.
- 저가형 가전·산업용 기기 : 비용 민감도가 높은 저가형 가전 기기 분야에서 많이 활용될 전망입니다.
- 휴대용 전자기기 : 에너지 밀도와 수명 개선까지 이루어진다면, 중저가 스마트폰 등에도 적용될 수 있습니다.
나트륨 배터리와 리튬 배터리 비교
나트륨 이온 배터리와 리튬 이온 배터리를 간단하게 비교하자면, 아래 표와 같습니다. :)
나트륨 배터리는 리튬 이온 배터리의 대체재로서,
가격 경쟁력과 안전성, 원재료 수급 안정성에서 강점을 가지고 있습니다.
최근에는 CATL를 필두로 한 글로벌 기업의 기술 혁신으로
단점으로 분류되던 에너지 밀도와 성능이 크게 개선되고 있어,
향후 전기차 및 에너지 저장 시장에서 본격적인 상용화가 기대됩니다.
아직 단점의 완벽한 개선이 이루어지지 않아, 에너지 밀도, 충전 속도, 수명 등에서 일부 한계가 남아있지만,
기술 개발과 대량 생산이 본격화되면 시장 점유율은 빠르게 확대될 것이라 기대됩니다. :)
나트륨 이온 배터리가 개발되는 동안에도
리튬 이온 배터리를 더 고밀도로 이용하기 위한 기술 개발 역시 계속 이루어지고 있습니다!!!!
테슬라를 필두로 이루어지고 있는 차세대 원통형 배터리 개발 및 상용화!!
전기차 충전 시간과 주행 거리를 크게 개선한 차세대 원통형 배터리에 대해
더 자세히 알고 싶으신 분들은
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