2021년 초부터 배터리 원자재 가격이 급격히 상승하면서 수요 감소 또는 생산 지연에 대한 우려가 커지고 있으며, 자동차 회사들이 전기차에 대한 선호도를 바꿀 수 있다는 예측이 나오고 있습니다.

전통적으로 가장 저렴한 배터리 팩은 리튬-철-인산염(LiFePO4)이었습니다.LFP.테슬라는 2021년부터 중국에서 생산하는 보급형 모델에 LFP(리튬 폴리머 플라스틱)를 사용해 왔습니다. 폭스바겐과 리비안 같은 다른 자동차 제조업체들도 가장 저렴한 모델에 LFP를 사용할 것이라고 발표했습니다.

니켈-코발트-망간(NCM) 배터리도 또 다른 선택지입니다. 이 배터리 역시 비슷한 양의 리튬을 필요로 합니다.LFP하지만 코발트가 함유되어 있는데, 코발트는 가격이 비싸고 생산 과정에도 논란이 있습니다.

코발트 가격은 올해 들어 70% 상승했습니다. 니켈 가격은 최근 런던금속거래소(LME)의 숏 스퀴즈 이후 변동성을 보였습니다. 5월 10일 기준 3개월물 니켈 가격은 장중 톤당 27,920달러에서 28,580달러 사이에서 거래되고 있습니다.

한편, 리튬 가격은 2021년 초 이후 700% 이상 급등하여 배터리 팩 가격도 크게 올랐습니다.
S&P 글로벌 마켓 인텔리전스에 따르면, 3월 중국산 배터리 금속 가격은 LFP 배터리의 경우 킬로그램당 달러 기준으로 전년 동기 대비 580.7% 상승하여 kWh당 약 36달러에 달했습니다. NCM 배터리 가격은 같은 기간 대비 152.6% 상승한 2월 kWh당 73~78달러를 기록했습니다.

“방법리튬"지난 12개월 동안 가격이 올랐습니다. (NCM 대비) 할인 폭이 예상보다 작고, 성능 요소를 고려하면 결정하기가 훨씬 어려워졌습니다. 비용을 위해 성능을 어느 정도 포기할 수도 있겠지만, 요즘은 그렇게 많이 저렴하지 않습니다."라고 한 수산화코발트 판매업자는 말했습니다.

"실제로 우려가 있었습니다. LFP의 가격이 저가 배터리라는 목표 시장에 너무 큰 위험 부담을 안겨줄 수 있다는 우려였기 때문입니다."라고 한 리튬 생산업체 관계자는 동의했습니다.

"단기에서 중기적으로 니켈 함량이 높은 배터리(니켈이 8% 이상 함유된 배터리)를 대체할 만한 확실한 대안은 없습니다. 니켈 함량이 낮은 NMC 배터리로 돌아가면 코발트 사용에 대한 우려가 다시 제기되고, LFP 배터리는 아직 주행 거리 성능이 니켈 함량이 높은 배터리에 비해 완전히 따라잡지 못할 뿐 아니라 저온 특성도 상대적으로 좋지 않습니다."라고 S&P 글로벌 마켓 인텔리전스의 수석 분석가인 앨리스 유는 말했습니다.

중국에서는 LFP 배터리가 선호되지만, 소비자들이 최소한의 충전으로 국내 또는 대륙 횡단을 할 수 있는 차량을 선호하는 EU 시장에서는 NCM 배터리가 더 큰 비중을 차지할 것으로 예상됩니다.

"배터리 공장을 설계할 때는 유연성을 고려해야 합니다. 현재 LFP와 NCM의 가격은 비슷합니다. LFP 가격이 다시 크게 떨어지면 생산 우선순위를 정할 수도 있겠지만, 지금은 프리미엄 제품인 NCM을 생산해야 합니다."라고 한 자동차 OEM 관계자가 말했습니다.

또 다른 자동차 제조업체도 같은 의견을 밝혔습니다. "LFP 배터리는 엔트리 레벨 차량에는 적합하겠지만, 고급 차량에는 채택되지 않을 것입니다."

제한 요소

리튬 공급은 전기차 시장에 여전히 큰 우려 사항이며, 이는 어떤 기업이든 리튬 폴리머 배터리(LFP)로 쉽게 전환하는 것을 막을 수 있는 요인입니다.

S&P 글로벌 상품 인사이트의 연구에 따르면, 계획된 모든 리튬 광산이 제안된 기간 내에 적절한 배터리 등급 소재로 생산되어 가동된다 하더라도, 2030년까지 수요가 200만 톤에 달한다고 가정할 때 22만 톤의 부족 현상이 발생할 것으로 예상됩니다.

대부분의 서방 리튬 생산업체들은 생산량의 상당 부분을 장기 계약으로 확보하고 있으며, 중국의 리튬 가공업체들은 현물 및 장기 계약 수요 모두에 부응하느라 분주했다.

"몇 건의 [즉시] 요청이 있지만, 현재로서는 공급 가능한 물량이 없습니다."라고 리튬 생산업체 관계자는 말했다. "고객에게 문제가 생기거나 어떤 이유로든 선적을 취소할 경우에만 물량이 확보되고, 그렇지 않으면 모두 예약이 꽉 차 있습니다."라고 그는 덧붙였다.

리튬을 비롯한 배터리 금속이 전기차 보급을 가로막는 제한 요소가 될 수 있다는 우려가 커지면서 자동차 제조업체들은 산업의 상류 부문에 점점 더 적극적으로 참여하고 있습니다.

제너럴 모터스는 캘리포니아에 있는 컨트롤드 써멀 리소시스의 헬스 키친 리튬 프로젝트 개발에 투자할 예정입니다. 스텔란티스, 폭스바겐, 르노는 독일의 제로 카본 프로젝트에서 원자재를 확보하기 위해 벌컨 리소시스와 파트너십을 맺었습니다.

나트륨 이온 대체품

리튬, 코발트, 니켈의 공급 부족이 예상됨에 따라 배터리 업계는 대안을 모색해 왔습니다. 나트륨 이온 배터리는 가장 유망한 대안 중 하나로 여겨지고 있습니다.

나트륨 이온 배터리는 일반적으로 양극에 탄소를, 음극에는 프러시안 블루로 알려진 소재를 사용합니다. 미국 아르곤 에너지 저장 과학 협력 센터(ACCESS)의 벤캇 스리니바산 소장에 따르면, "프러시안 블루에 사용할 수 있는 금속은 여러 종류가 있으며, 이는 제조사에 따라 달라집니다."

소식통에 따르면 나트륨 이온 배터리의 가장 큰 장점은 생산 비용이 저렴하다는 점입니다. 지구상에 나트륨이 풍부하기 때문에 이 배터리 팩은 리튬 이온 배터리보다 거의 3%에서 50%까지 저렴하게 생산할 수 있습니다. 에너지 밀도는 LFP 배터리와 비슷한 수준입니다.

중국 최대 배터리 제조업체 중 하나인 CATL(Contemporary Amperex Technology)은 작년에 나트륨 이온 배터리 1세대와 리튬 이온 셀을 하나의 팩으로 통합할 수 있는 AB 배터리 팩 솔루션을 공개했습니다. CATL은 나트륨 이온 배터리의 제조 공정 및 장비가 현재 사용되는 리튬 이온 배터리와 호환된다고 밝혔습니다.

하지만 나트륨 이온 배터리가 상당한 상업적 규모에 도달하기 전에 해결해야 할 몇 가지 문제가 있습니다.

전해질과 양극 측면에서는 여전히 개선해야 할 부분이 남아 있습니다.

LFP 기반 배터리와 비교했을 때, 나트륨 이온 배터리는 방전 시에는 더 강하지만 충전 시에는 약합니다.

가장 큰 제한 요소는 상용화되기까지 아직 상당한 시간이 걸린다는 점입니다.

마찬가지로, 리튬과 니켈 함량이 높은 화학 물질을 기반으로 하는 리튬 이온 공급망에 수십억 달러가 투자되었습니다.

한 배터리 제조업체는 "나트륨 이온 배터리도 물론 고려해 볼 만하지만, 우선 기존 기술에 집중하고 공장을 가동하는 데 주력해야 한다"고 말했다.