전기차 구매를 고려한다면 전기 자동차 배터리 종류에 대한 기본적인 이해가 꼭 필요합니다. 전기차는 배터리 종류에 따라 성능, 가격, 안전성, 수명, 주행 거리, 충전 시간 등에 큰 영향을 미치기 때문입니다.
이에, 전기 자동차 배터리 종류에 대해 이해하기 쉽게, 살펴보도록 하겠습니다.
먼저, 전기 자동차 배터리 종류를 구분할 때 비교해야할 몇 가지 기준들을 살펴보도록 하겠습니다. 외울 필요없이 이해만 하시면 됩니다.
1. 배터리 성능 비교
1️⃣ 에너지 밀도
배터리 크기당 저장 가능한 에너지량입니다. 에너지 밀도가 높을수록 주행거리가 길어집니다.
2️⃣ 출력 밀도
배터리가 단위 시간당 공급할 수 있는 에너지량을 의미합니다. 출력 밀도가 높을수록 가속력이 뛰어납니다.
3️⃣ 충전/방전 속도
충전 속도는 빠를수록 편리하고, 방전 속도는 느릴 수록 효율이 높아집니다.
4️⃣ 수명
베터리 교체 전 사용 가능한 주행 거리 또는 시간을 뜻합니다. 수명이 길수록 유지비가 낮아집니다.
2. 배터리 가격 비교
1️⃣ 제조 원가
배터리 종류에 따라 제조 원가가 다릅니다. 일반적으로 니켈 코발트 배터리가 가장 비싸고, 리튬 인산철 배터리가 가장 저렴합니다.
2️⃣ 보증 기간
배터리 종류에 따라 보증 기간이 다릅니다. 보증 기간이 길수록 안전성이 높다고 평가할 수 있습니다.
3. 배터리 안전성 비교
1️⃣ 열 안전성
배터리 발열량 및 과열 위험의 기준이 됩니다. 열 안전성이 높을수록 화재 위험이 낮아집니다.
2️⃣ 화학적 안전성
배터리 분해 및 누출 위험의 기준이 되는 성능입니다. 화학적 안전성이 높을수록 좋습니다.
4. 기타 고려 사항
1️⃣ 환경 영향
배터리 생산 및 폐기 과정에서 발생하는 환경 영향을 고려합니다. 친환경 소재를 사용하는 배터리가 점점 중요해지고 있습니다.
2️⃣ 사용 환경
기후 조건, 운전 습관 등 사용 환경에 따라 적합한 배터리 종류가 다를 수 있습니다.
5. 전기 자동차 배터리 종류 및 이해
전기 자동차 배터리에 대한 내용을 읽다 보면 NCA라든지, MNC라든지 MCN711 라든지 알파벳과 숫자로 된 약어들을 쉽게 만날 수 있습니다. 조금은 복잡해 보이지만, 이런 약어의 원리를 알면 쉽게 이해할 수 있습니다.
전기 자동차 배터리는 양극재와 음극재의 화학적 반응을 통해 전기를 생산합니다. 하지만 양극재인 리튬은 단독으로 사용하기엔 불안정한 특징이 있기 때문에 다른 금속 원소를 결합하여 총 세 가지 원소로 배터리를 구성합니다. 이를 흔히, ‘삼원계 배터리’라 부릅니다.
따라서 배터리를 표현할 때도 NCA나 MNC 등 세 가지 알파벳의 약어를 사용하게 되는 것입니다.
삼원계 배터리에 사용되는 원소마다 특징이 있습니다. 원소별 각 특징을 알면 배터리 원소 구성을 보다 재미있게 이해하실 수 있을 것입니다.
- 니켈: 꼭 필요한 배터리의 에너지를 담당합니다.
- 코발트 및 망간: 배터리의 안전성을 담당합니다.
- 알루미늄: 배터리의 출력을 담당합니다.
이 세가지를 어떻게 조합하고 사용하느냐에 따라 전기 자동차 배터리의 성능이 달라지게 되는 것입니다.
그럼, 각각의 종류들을 살펴보겠습니다.
✅ 니켈 코발트 알루미늄 (NCA)
리튬 이온 배터리의 한 종류로, 높은 에너지 밀도와 긴 수명을 제공합니다. 이 배터리는 주로 테슬라와 같은 전기차 제조사에서 선호되며, 높은 성능을 요구하는 응용 분야에 적합합니다. NCA 배터리는 그들의 에너지 효율과 용량 때문에 전기차 시장에서 중요한 역할을 하고 있습니다.
높은 에너지 밀도로 장거리 주행 가능, 코발트 함량 높아 가격 비싸고 안전성은 다소 낮다는 것이 특징입니다.
✅ 니켈 망간 코발트 (NMC)
니켈(N), 망간(M), 코발트(C)으로 구성된 배터리입니다. NMC622는 니켈 60%, 망간 20%, 코발트 20% 로 구성되어 있다는 뜻입니다. 여기서 니켈 비율이 높을수록 에너지 밀도는 증가하지만, 안전성이 다소 감소할 수 있습니다.
높은 에너지 밀도, 뛰어난 성능, 높은 가격, 비교적 낮은 안정성을 가지고 있다는 특징이 있습니다.
✅ 리튬 인산철 배터리 (LFP)
초기에는 낮은 에너지 밀도로 인해 전기차에 거의 사용되지 않았습니다. 그러나 최근 에너지 밀도가 개선되고 있으며, CATL과 테슬라를 중심으로 사용되고 있습니다. LFP 배터리는 구조적으로 안정적이며, 화재 위험이 낮아서 안전성은 높은 편입니다.
낮은 에너지 밀도, 저렴한 가격, 높은 안정성, 긴 수명을 가지고 있다는 특징이 있습니다.
6. 전기 자동차 배터리 종류 선택 시 고려 사항
- 주행 거리: NCA > NMC > LFP
- 가격: LFP > NMC > NCA
- 안전성: LFP > NMC > NCA
- 충방전 수명: LFP > NMC > NCA
- 충전 속도: NCA > NMC > LFP
7. 전기 자동차 배터리 종류별 대표 모델
- NCA: 테슬라 모델 S, 모델 X, 모델 3 (일부 모델)
NCA 배터리는 높은 에너지 밀도와 성능으로 인해 테슬라의 고성능 전기차 모델에 주로 사용됩니다. - NMC: 현대 코나 일렉트릭, 기아 EV6, 르노삼성 QM6
이 배터리 유형은 균형 잡힌 성능과 비용 효율성으로 다양한 전기차에 적용됩니다. - LFP: 테슬라 모델 3 (일부 모델), BYD 핸 EV, 폭스바겐 ID.3
폭스바겐 ID.3의 경우, 시장에 따라 배터리 공급업체와 기술이 달라질 수 있습니다.
결론적으로, 전기차 배터리 시장은 LFP와 NCM 배터리 간의 경쟁이라고 볼 수 있습니다. 점점 기술의 발전으로 더욱 진화된 배터리가 나오고 있으며, 사용처는 다양해지고 있습니다.
8. 향후 전기 자동차 배터리의 기술 발전
- 고에너지 밀도 배터리 개발: 에너지 밀도 향상으로 주행 거리 증가
- 저렴한 배터리 개발: 생산 비용 절감으로 전기 자동차 가격 경쟁력 확보
- 안전성 향상: 열 폭주 방지 기술 개발, 배터리 관리 시스템 개선
전기 자동차 배터리는 다양한 종류가 있으며, 각 종류마다 장단점이 존재합니다. 따라서 자신의 운전 습관, 예산, 안전성에 대한 선호도 등을 고려하여 적합한 배터리 종류를 선택하는 것이 중요합니다. 또한, 배터리 기술은 지속적으로 발전하고 있으므로, 최신 정보를 확인하며 선택하는 것이 좋습니다.
