세계 최초의 나트륨 이온 배터리 전기자동차 양산

 (Credit: Cangan/CATL)

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중국에서 세계 최초로 나트륨 (소듐) 이온 배터리 자동차가 양산에 들어갔습니다. 나트륨 이온 배터리는 리튬 이온 배터리와 비교해서 에너지 밀도가 낮다는 단점이 있지만, 리튬보다 훨씬 구하기 쉽고 저렴한 나트륨을 이용하고 전극 소재도 저렴하다는 장점이 있습니다. 여기에 상대적으로 화재 위험성이 낮고 배터리의 충방전 사이클이 길어서 전기차나 에너지 저장 장치 (ESS)에 유용한 특징을 지니고 있습니다.

배터리 분야에서 가장 앞서 나가고 있는 중국에서는 세계 최초의 나트륨 이온 배터리 자동차가 생산에 들어갔습니다. 중국 배터리 대기업 CATL과 자동차 제조업체 창안(Changan)은 세계 최초의 나트륨 이온 배터리 양산형 전기차(EV)인 창안 네보 A06(Changan Nevo A06)의 출시를 발표했는데, 이 자동차의 핵심은 CATL의 Naxtra 배터리 셀로, 10년간의 연구 개발과 약 100억 위안(미화 14억 달러)의 투자 끝에 탄생했습니다.

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CATL에 따르면 이 셀은 175Wh/kg의 에너지 밀도를 지니고 있습니다. 이는 나트륨 배터리 양산 모델 중 최고 수준입니다. 다만 자동차용 배터리로는 높은 수준이라곤 할 수 없지만, 고성능 LFP 배터리의 160- 205Wh/kg 정도 밀도와 견줄 수 있는 정도로 상용화 가능성을 높였다고 할 수 있습니다. 참고로 이 차는 400km이상의 주행 거리를 제공합니다. CATL은 향후 배터리 성능 개선을 통해 500~600km의 주행 거리를 목표로 하고 있습니다.

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Naxtra의 강점은 에너지 저장 밀도보다는 극한 조건에서 발휘됩니다. CATL은 Naxtra가 -30°C에서 유사한 LFP 배터리 팩보다 거의 3배에 달하는 방전 용량을 제공한다고 주장했습니다. 심지어는 -40°C의 저온에서도 에서도 용량의 90% 이상을 유지하며, -50°C 극한적인 추위에서도 정상적으로 작동합니다. 이는 저온에 약한 리튬이온 배터리와 비교해서 뛰어난 장점입니다. 또 압착, 관통, 절단 테스트에서도 연기나 화염이 발생하지 않는 안전성을 지니고 있습니다.

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또 충방전 사이클이 1만 회 이상으로 현재 전기차의 대세인 LFP 배터리보다 훨씬 긴데, 이론적으로 400만km 주행까지 배터리 교체가 필요 없지만, 아마도 그 전에 다른 부분이 문제가 생겨서 폐차하게 될 것으로 예상됩니다. 물론 이론적으로 그렇단 이야기로 실제 환경에서 배터리 수명은 물론 앞으로 검증해야 할 부분이긴 합니다.

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이런 특징 때문에 나트륨 이온 배터리는 대규모 에너지 저장 장치 (ESS) 용으로 주목받고 있습니다. CATL은 올해 말 ESS용 나트륨 이온 배터리 상용화를 목표로 하고 있습니다. 이 배터리는 160Wh/kg의 에너지 밀도, 97%의 시스템 에너지 변환 효율, 그리고 80%의 용량을 유지하면서 15,000회 이상의 충방전 사이클 수명을 자랑합니다. 작동 온도 범위는 -40°C에서 70°C로 넓습니다. 또 양극재와 음극재 소재로 코발트와 니켈을 사용하지 않고 구리 대신 알루미늄 호일을 사용하여 리튬 기반 배터리에 비해 상당한 비용 절감이 가능합니다.

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2026년부터 본격적으로 양산되는 나트륨 이온 배터리가 배터리 시장의 판도를 바꿀 수 있을지 주목됩니다.

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참고

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https://newatlas.com/automotive/catl-naxtra-sodium-ion-changan-nevo-a06/

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https://www.catl.com/en/news/6720.html