전기 자동차 시장에서 오랫동안 리튬 이온 배터리가 주류를 차지해왔지만, 최근 나트륨 이온 배터리가 주목받기 시작했다. 

지난 7일(현지시간) 독일 매체 아그라호이테(agrarheute)에 따르면 중국의 배터리 제조업체들은 이미 나트륨 이온 배터리 대량 생산에 돌입하며, 일부 전기차에도 탑재되기 시작했다. 독일에서도 이 기술에 대한 연구가 활발하게 진행 중이다.

나트륨 이온 배터리는 현재 경쟁하는 기술과 마찬가지로 높은 에너지 밀도를 자랑하고 있다. 그리고 리튬 이온 배터리보다 더 가볍고 안전하며, 경제적이고 친환경적인 장점도 갖추고 있다. 중국 배터리 제조업체가 상하이 모터쇼에서 선보인 도시형 자동차는 나트륨 이온 배터리를 탑재하여 주행 거리 300km를 실현했다.

나트륨 배터리, 경제성·친환경성 장점

전세계적으로 배터리 패권 전쟁은 심화되고 있는 실정이다. 지난 9월 개최된 '2023 북미 배터리쇼'에서 연사로 나선 유니그리드(UNIGRID) 배터리의 CEO인 탄 다렌(Tan Darren) 최고경영자(CEO) 는 '첨단 나트륨이온배터리' 확보의 중요성에 대해 강조했다. 다렌 CEO는 "나트륨이온배터리는 리튬이온배터리와 구조가 유사하지만 가격이 높아진 '리튬' 대신 소금의 주 원소인 '나트륨'을 쓰기 때문에 재료가 풍부하고 생산 단가가 낮다는 장점이 있어 리튬이온배터리를 대체할 차세대 배터리로 주목받고 있다"라며 "나트륨 이온의 산화·환원 반응을 이용한 이 배터리는 합금 양극을 사용할 경우 출력 및 에너지 밀도에 있어서도 리튬이온배터리를 충족하거나 능가할 수 있다"라고 말했다. 

실제로 리튬이 지구 지표면에 0.005%만 존재하는 반면 나트륨은 그 500배 이상인 2.6% 존재하는 것으로 알려져 있다. 다렌 CEO는 이어 "기업들은 나트륨 원료 확보와 공급망에 주목해야 할 때"라고 덧붙였다.

리튬 자원의 한정성과 그에 따른 환경적 부담, 코발트와 니켈 채굴의 문제점 등을 감안할 때 나트륨 이온 배터리로의 전환이 드롭인(drop-in) 기술로 제안되고 있다. 이는 기존의 배터리 생산 라인에서 빠르게 전환할 수 있다는 장점이 있다.

나트륨 이온 배터리의 가장 큰 장점은 코발트나 니켈과 같은 민감한 물질을 필요로 하지 않는다는 것이다. 또한, 가격 경쟁력도 높아져 리튬 이온 배터리 대비 약 40% 저렴하게 제조할 수 있으며, 온도 변동에 강한 점도 특징이다.

나트륨 이온 배터리는 1980년대부터 알려져 왔지만 초기의 낮은 에너지 밀도 문제가 크게 개선되면서 주목받기 시작했다. 배터리 전문가들은 특히 낮은 온도에서의 우수한 성능을 강조하며, 이 기술이 전기 자동차산업에 큰 변화를 가져올 것으로 예상하고 있다.