2023년 배터리의 미래는 무엇일까?

올해 정부 자금 지원 덕분에 전기 자동차용 새로운 배터리 화학과 제조 증가가 기대됩니다.

매년 세계는 배터리를 점점 더 많이 사용하고 있습니다. 전기 자동차는 2022년 전 세계 자동차 판매의 10%를 넘어섰으며, 2010년 말까지 30%에 도달할 것으로 예상됩니다.

전 세계의 정책은 이러한 성장을 가속화할 것입니다. 최근 미국의 기후 법안은 배터리 제조 및 EV 구매에 대한 인센티브에 수십억 달러를 투자하고 있습니다. 유럽연합(EU)과 미국의 여러 주에서는 2035년부터 휘발유 차량 운행을 금지하는 법안을 통과시켰습니다.

전환에는 더 좋고 저렴한 배터리가 많이 필요합니다.

오늘날 대부분의 EV는 노트북과 휴대폰에도 사용되는 수십 년 된 기술인 리튬 이온 배터리로 구동됩니다. 수년간의 개발을 통해 가격을 낮추고 성능을 향상시켰습니다. 따라서 오늘날의 EV는 휘발유 자동차 가격에 가까워지고 있으며 한 번 충전으로 수백 마일을 주행할 수 있습니다. 리튬 이온 배터리는 또한 풍력 및 태양열과 같은 간헐적인 재생 가능 전력원의 균형을 맞추는 데 도움이 될 수 있는 그리드의 전기 저장을 포함하여 새로운 응용 분야를 찾고 있습니다.

하지만 아직 개선의 여지가 많습니다. 학술 연구실과 기업 모두 용량 증대, 충전 시간 단축, 비용 절감 등 기술을 개선할 수 있는 방법을 모색하고 있습니다. 목표는 그리드에 저렴한 저장 공간을 제공하고 EV가 충전으로 훨씬 더 먼 거리를 이동할 수 있도록 하는 훨씬 더 저렴한 배터리입니다.

동시에, 코발트 및 리튬과 같은 핵심 배터리 재료 공급에 대한 우려로 인해 표준 리튬 이온 화학에 대한 대안을 모색하고 있습니다.

전기차와 신재생에너지에 대한 수요가 급증하고 배터리 개발이 폭발적으로 증가하는 가운데 한 가지 확실한 것은 배터리가 신재생에너지로 전환하는 데 핵심적인 역할을 할 것이라는 점이다. 2023년에 예상되는 사항은 다음과 같습니다.

EV 배터리에 대한 일부 극적으로 다른 접근 방식은 2023년에 진전을 볼 수 있지만 상업적인 영향을 미치려면 더 오랜 시간이 걸릴 것으로 보입니다.

올해 주목해야 할 발전 중 하나는 이른바 전고체 배터리다. 리튬 이온 배터리 및 관련 화학 물질은 전하를 운반하는 액체 전해질을 사용합니다. 전고체 배터리는 이 액체를 세라믹이나 기타 고체 물질로 대체합니다.

이번 교체는 더 작은 공간에 더 많은 에너지를 담을 수 있는 가능성을 열어 잠재적으로 전기 자동차의 주행 거리를 향상시킵니다. 또한 전고체 배터리는 전하를 더 빠르게 이동할 수 있어 충전 시간이 단축됩니다. 그리고 전해질에 사용되는 일부 용매는 가연성이 있기 때문에 전고체 배터리 지지자들은 화재 위험을 줄여 안전성을 향상시킨다고 말합니다.

새로운 유형의 배터리는 마침내 전기 자동차를 휘발유 자동차만큼 편리하고 저렴하게 만들 수 있습니다.

전고체 배터리는 광범위한 화학 물질을 사용할 수 있지만 상용화의 주요 후보는 리튬 금속을 사용합니다. 예를 들어 Quantumscape는 해당 기술에 중점을 두고 2020년 상장하기 전에 수억 달러의 자금을 조달했습니다. 이 회사는 2025년까지 자동차에 배터리를 장착할 수 있는 Volkswagen과 계약을 맺었습니다.

그러나 배터리를 완전히 재창조하는 것은 어려운 것으로 판명되었으며, 리튬 금속 배터리는 시간이 지남에 따라 성능 저하와 제조 문제에 대한 우려를 보였습니다. Quantumscape는 지난 12월 말에 전고체 배터리를 자동차에 탑재하는 데 있어서 중요한 이정표인 테스트를 위해 자동차 파트너에게 샘플을 전달했다고 발표했습니다. Solid Power와 같은 다른 전고체 배터리 플레이어도 배터리를 제작하고 테스트하기 위해 노력하고 있습니다. 그러나 올해에도 중요한 이정표를 달성할 수 있지만, 2023년에는 배터리가 도로 위의 차량에 탑재되지 않을 것입니다.

주목해야 할 신기술은 전고체 배터리뿐만이 아닙니다. 나트륨 이온 배터리는 오늘날 일반적인 리튬 이온 화학 물질과도 크게 다릅니다. 이들 배터리는 액체 전해질을 포함해 리튬이온 배터리와 디자인이 유사하지만, 리튬에 의존하는 대신 나트륨을 주성분으로 사용한다. 중국 배터리 대기업 CATL은 2023년부터 양산을 ​​시작할 계획인 것으로 알려졌다.