01 – 리튬 철 인산염은 상승 추세를 보이고 있습니다.

리튬 배터리는 크기가 작고 가벼우며 충전 속도가 빠르고 내구성이 뛰어나다는 장점이 있습니다. 휴대폰 배터리나 자동차 배터리 등에서 이러한 장점을 찾아볼 수 있습니다. 현재 리튬 배터리에는 리튬인산철 배터리와 삼원계 소재 배터리라는 두 가지 주요 종류가 있습니다.

안전 요건을 고려할 때, 승용차 및 특수 차량 분야에서는 비용이 저렴하고 제품 기술이 비교적 성숙하고 안전한 리튬인산철 배터리의 사용률이 높아지고 있습니다. 특히 비에너지 밀도가 높은 삼원계 리튬 배터리는 승용차 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 최근 발표된 내용에 따르면, 승용차 분야에서 리튬인산철 배터리의 비중이 기존 20% 미만에서 약 30%로 증가했습니다.

리튬인산철(LiFePO4)은 리튬이온 배터리에 흔히 사용되는 양극 소재 중 하나입니다. 열 안정성이 우수하고 수분 흡수율이 낮으며 완전 충전 상태에서 충방전 성능이 뛰어납니다. 따라서 전력 및 에너지 저장용 리튬이온 배터리 분야에서 연구, 생산 및 개발의 핵심 소재입니다. 그러나 구조적 한계로 인해 리튬인산철을 양극 소재로 사용하는 리튬이온 배터리는 전도성이 낮고 리튬이온 확산 속도가 느리며 저온에서 방전 성능이 저하되는 문제가 있습니다. 이는 특히 저온 환경에서 리튬인산철 배터리를 장착한 초기 차량의 주행 거리가 짧은 주요 원인이었습니다.

특히 신에너지 자동차 보조금 정책으로 차량의 주행 가능 거리, 에너지 밀도, 에너지 소비량 등에 대한 요구 사항이 높아진 이후, 주행 거리 향상이라는 돌파구를 마련하기 위해 리튬인산철 배터리가 시장을 선점했지만, 에너지 밀도가 더 높은 리튬삼원계 배터리가 신에너지 승용차 시장의 주류로 점차 자리 잡고 있습니다. 최근 발표된 자료에서도 알 수 있듯이, 승용차 분야에서 리튬인산철 배터리의 비중이 반등했지만, 여전히 리튬삼원계 배터리의 비중은 약 70%에 달합니다.

02 – 안전성이 가장 큰 장점입니다

니켈 코발트 알루미늄 또는 니켈 코발트 망간은 일반적으로 삼원계 리튬 배터리의 양극재로 사용되지만, 이러한 소재의 높은 활성은 높은 에너지 밀도를 제공하는 동시에 높은 안전 위험을 수반합니다. 불완전한 통계에 따르면 2019년 신에너지 자동차의 자연발화 사고 건수는 2018년보다 14배 증가했으며, 테슬라, 웨이라이, BAIC, 웨이마 등의 브랜드에서 자연발화 사고가 잇따라 발생했습니다.

사고 사례에서 알 수 있듯이, 화재는 주로 충전 과정이나 충전 직후에 발생하는데, 이는 장시간 운전 시 배터리 온도가 상승하기 때문입니다. 삼원계 리튬 배터리의 온도가 200°C를 넘으면 양극재가 쉽게 분해되고, 산화 반응으로 인해 급격한 열폭주와 격렬한 연소가 발생합니다. 반면, 리튬인산철 배터리는 올리빈 구조를 가지고 있어 고온 안정성이 뛰어나며, 열폭주 온도가 800°C에 달하고 가스 발생량도 적어 상대적으로 안전합니다. 이러한 이유로 안전성을 고려하여 신에너지 버스에는 일반적으로 리튬인산철 배터리가 사용되고 있으며, 삼원계 리튬 배터리를 사용하는 신에너지 버스는 현재 신에너지 자동차 보급 및 적용 목록에 포함되지 못하고 있습니다.

최근 창안 아우샹(Changan Auchan)은 일반 자동차 회사들이 승용차에 집중하는 것과는 달리 리튬인산철 배터리를 탑재한 전기차 두 모델을 선보였습니다. 해당 모델은 SUV와 MPV입니다. 창안 아우샹 연구소의 슝쩌웨이(Xiong Zewei) 부사장은 기자에게 "이번 결정은 아우샹이 2년간의 노력 끝에 공식적으로 전기차 시대로 진입했음을 의미한다"고 밝혔습니다.

리튬인산철 배터리를 사용하는 이유에 대해 슝 대표는 신에너지 자동차의 안전성이 사용자들의 가장 큰 고민거리이자 기업들의 최우선 관심사 중 하나라고 설명했습니다. 이를 고려하여 신형 차량에 탑재된 리튬인산철 배터리 팩은 1300°C 이상의 고온 소성, -20°C 저온 유지, 3.5% 염수 유지, 11kN 외부 충격 등 극한 시험을 통과하여 "열, 추위, 물, 충격에 모두 강한" "4대 방수" 배터리 안전 솔루션을 구현했다고 밝혔습니다.

보도에 따르면, 창안 아우샹 x7ev는 최대 출력 150kW의 영구 자석 동기 모터를 탑재하여 405km 이상의 주행 가능 거리를 자랑하며, 3,000회 충방전이 가능한 초장수명 배터리를 장착했습니다. 상온에서 단 30분 만에 300km 이상의 주행 가능 거리를 추가로 확보할 수 있습니다. 슝 씨는 "실제로 제동 에너지 회수 시스템 덕분에 도심 주행 환경에서는 약 420km까지 주행이 가능하다"고 덧붙였습니다.

산업정보화부가 발표한 신에너지 자동차 산업 발전 계획(2021-2035)(의견 수렴용 초안)에 따르면, 2025년까지 신에너지 자동차 판매량이 전체 판매량의 약 25%를 차지할 것으로 예상됩니다. 이는 향후 신에너지 자동차의 비중이 지속적으로 증가할 것임을 보여줍니다. 이러한 배경에서 창안자동차를 비롯한 전통적인 독립 브랜드 자동차 기업들은 신에너지 자동차 시장 진출을 가속화하고 있습니다.