보급형 LFP 성능 개선형 소재 기술 이전…국내 상용화 '기대감'

한자연, LMFP·나트륨 전지 전극 기술 기업 이전

배터리 수명·에너지 밀도 15% 상향 기존 공정 적용 가능

이온 흡착형 바인더가 적용된 LMFP(리튬인산망간철) 전극 시제품(좌측)과 3Ah급 전지 셀(우측).[사진=한자연]

보급형 전기차에 주로 쓰이는 리튬인산철(LFP) 배터리의 성능 한계를 개선한 차세대 배터리 기술이 국내에서 개발됐다. 배터리 수명과 에너지 저장 능력을 높인 기술로, 향후 저가형 전기차 시장 경쟁력 강화에 기여할 것이란 기대가 나온다.

한국자동차연구원은 차세대 보급형 배터리 시장에서 주목받는 리튬망간인산철(LMFP)과 나트륨 전지 전극 기술 2건을 국내 배터리 전극 전문기업 JR에너지솔루션에 이전했다고 27일 밝혔다.

LMFP 배터리는 기존 리튬인산철(LFP) 배터리에 망간을 추가해 에너지 밀도를 높인 차세대 배터리다. 가격 경쟁력과 안정성을 유지하면서도 주행거리 향상이 가능해 차세대 보급형 전기차용 배터리로 주목받고 있다. 다만 충·방전 과정에서 망간이 전해액으로 녹아 나오며 성능 저하와 수명 단축이 발생하는 점은 한계로 꼽혀왔다.

이에 한자연은 망간 양이온을 효과적으로 흡착하는 특수 수계 바인더 기술을 적용해 이 문제를 개선했다. 고온 환경에서도 망간 용출을 줄이며 배터리 수명과 저장 성능을 기존 대비 15% 이상 향상시켰다는 설명이다.

나트륨 전지는 원재료 가격 경쟁력을 기반으로 차세대 저가형 배터리 후보군으로 떠오르고 있지만, 제조 과정에서 셀 용량이 감소하는 문제가 상용화의 가장 큰 과제로 지적돼 왔다.

한자연은 양극층 상부에 '희생양극 코팅층'을 형성하는 방식으로 용량 저하 문제를 해결했다. 이를 통해 비가역 용량 손실을 줄이며 나트륨 전지의 에너지 밀도를 20% 이상 높였다.

특히 이번에 기준 이전한 2건은 기존 전극 제조 공정에 별도 설비 변경 없이 적용할 수 있다는 점에서 산업 활용도가 높다는 평가다. 추가 투자 부담 없이 성능 개선이 가능해 배터리 업계의 관심이 쏠리고 있다.

진종욱 한국자동차연구원 원장은 "이번 기술 이전이 국내 중소·중견 배터리 기업들의 사업화 경쟁력 강화에 도움이 되길 기대한다"고 말했다.

한편, 국내 자동차 업계에선 상대적으로 가격이 싼 중국산 LFP 배터리 비중이 높아지고 있는 상황이다. 시장조사업체 SNE리서치와 업계에 따르면 글로벌 전기차 배터리 시장에서 LFP 배터리 비중은 지난해 40%를 넘어선 데 이어 올해 47% 수준까지 확대될 것으로 전망된다.