EV 배터리, 리튬 인산철(LFP) ‘니켈, 코발트 성능 차이’ 줄여

- 한국 현대자동차와 일본 도요타자동차도 LFP 배터리 공장 설립 검토
- LFP 배터리 : 저렴한 비용으로 충분한 성능, 중산층에게 EV에 매력적

리튬인산철 배터리. 기존의 니켈, 코발트 배터리 성능 바짝 쫓아와. 가격경쟁력 우수

자동차 산업에서 가장 비싼 부품이 배터리인 보다 저렴한 전기 자동차를 앞 다퉈 생산함에 따라 리튬 인산철이 EV 배터리 재료로 각광받고 있다.

LFP(리튬인산철, Li-FePO4 battery)로 알려진 이 화합물의 인기는 부분적으로 환경과 지정학적인 우려 때문이다. 그러나 기술의 발전은 니켈과 코발트와 같은 더 널리 사용되는 재료와의 성능 차이를 줄여주었다.

2년 전 전기차(EV) 업계 선두주자인 테슬라가 인수한 LFP는 특히 국내외 제조업체들이 140억 달러 이상의 신규 생산 설비 투자를 약속한 미국에서 새로운 관심을 불러일으켰다고 로이터 통신이 22일 보도했다.

세계 최대 자동차 회사 중 두 곳인 일본의 도요타 자동차 그리고 한국의 현대자동차는 지난 주에 미래의 차량에 “LFP 배터리”를 장착할 계획을 발표했지만, 미국에 대한 계획은 공개하지 않았다.

2019년 노벨상 수상자인 뉴욕 빙엄턴 대학(Binghamton University)의 스탠리 휘팅엄(Stanley Whittingham) 교수는 “LFP는 코발트와 니켈보다 덜 비싸고, 모든 광물은 여기 북미에서 훨씬 더 낮은 운송비와 더 안전한 공급망을 얻을 수 있다”고 말했다.

경쟁인 니켈, 코발트, 망간 배터리 셀(NCM cell)의 주요 성분인 망간의 첨가는 리튬 인산철 배터리 셀이 전보다 더 많은 에너지를 보유할 수 있게 해, 한 번 충전으로 최대 724km(450마일)까지 더 많은 범위의 EV를 제공할 수 있다고 도요타가 최근에 밝혔다.

설립자이자 최고 경영자(CEO)인 무지브 이자즈(Mujeeb Ijaz)에 따르면, 미시간에 본사를 둔 아우어 넥스트 에너지(Our Next Energy)는 밴 뷰런 타운십(Van Buren Township)에 16억 달러 규모의 배터리 제조 단지를 건설하고 있으며 LFP 배터리의 지지자이다. 이는 화재 위험이 훨씬 낮으면서도 재료가 더 풍부하고 지속 가능하기 때문이라는 설명이다.

그는 “우리는 또 코발트 셀(cell)의 범위를 타협 없이 일치시킬 수 있다는 것을 증명했다"고 밝혔다.

테슬라는 중국 이외의 시장에서 저가의 EV를 제공하기 위한 탐색을 주도하는 자동차 회사 중 하나로, 테슬라의 경우 약 25,000달러(약 3,235만 원)의 기본 가격을 목표로 하고 있다. LFP 배터리의 사용은 테슬라와 경쟁사들이 그 목표를 달성하는 데 도움이 될 것이라고 전문가들은 말한다.

미국 포드 모터는 세계 최대의 배터리 제조업체인 중국의 CATL로부터 면허(license)를 받은 기술을 활용해, 미시간 주 서부에 35억 달러(약 4조 5,307억 원) 규모의 LFP 배터리 셀 제조 공장을 여는 것을 목표로 하고 있다.

지난 2월 포드 CEO 짐 팔리(Jim Farley)는 자동차 회사의 배터리 셀 비용을 100달러/k 이상에서 킬로와트시 당 70달러 미만으로 낮추는 것이 목표라고 말했다.

배터리 전문가인 멩잉(孟穎, Shirley Meng) 시카고 대학 교수 겸 아르곤 국립 연구소(Argonne National Laboratory)의 에너지 저장 과학 협업 센터장은 “LFP 재료 및 구성품의 90% 이상이 여전히 중국에서 공급된다”고 말했다.

셜리 멩 고수는 미국 테슬라와 한국 현재자동차를 포함한 EV 제조업체들이 LFP를 빠르게 채택하고 있다는 것은 그 회사들이 “중국과 분리할 준비가 되어 있지 않음을 시사한다”고 말했다.

배터리 전문가인 루카스 베드나르스키(Lukasz Bednarski)는 지난 2021년 자신의 저서 “리튬 : 배터리 우위를 위한 글로벌 경쟁과 새로운 에너지 혁명(Lithium : The Global Race for Battery Dominance and the New Energy Revolution)”은 자동차 회사들이 더 저렴한 가격의 EV를 만드는 것에 대한 관심이 LFP의 인기 상승의 원동력 중 하나가 될 수 있다고 믿고 있다.

그는 이어 “LFP는 저렴한 비용으로 충분한 성능을 제공하므로 중산층에게 EV에 매력적인 제안이 나닐 수 없다”고 강조했다. 베드나르스키는 미국의 인플레이션 감축법(IRA)이 “LFP 화학에 대한 (선호도가 없는) 전체 배터리 체인 개발에 인센티브를 제공한다”고 덧붙였다.

미국의 LFP 제조 시설에 대한 투자 증가는 포드, ONE, 제너럴 모터스(GM)와 같은 미국 국내 기업들뿐만 아니라, 한국, 노르웨이, 이스라엘, 그리고 심지어 중국의 배터리 제조업체들은 LFP 재료, 부품 및 배터리를 생산하기 위해 미국 시설을 건설하기로 약속했다. 이 중 일부는 차량이 아닌 대규모 에너지 저장 시스템에 사용될 것이다.

스탠리 휘팅엄 교수는 “LFP는 미국에서 발명되었고, 이곳에서 처음으로 상업화됐다”면서, 중국의 비야디(BYD)와 CATL과 같은 중국 회사보다 먼저 이런 일이 있었다고 말했다. 중국회사들은 EV에서 기술을 개선하고 배치시키기 위해 “빠른 속도로 이동”을 했다.