가성비가 탁월한 차세대 배터리 '소금물 배터리'

오래전부터 널리 애용되고 있는 배터리는 단연 리튬이온 배터리이다. 최근 이 리튬이온 배터리 자리를 넘보는 배터리가 하나 탄생했다. 바로 소금물을 이용한 '나트륨이온 배터리'이다.

한국뿐만 아니라 중국, 일본 등 세계 각국에서 나트륨이온 배터리 개발에 열을 올리고 있는 가운데, 최근 프랑스의 전기화학에너지 연구기관인 'RS2E네트워크'와 '프랑스 국립과학연구센터(CNRS)'의 공동 연구팀은 나트륨이온 배터리 시제품을 내놓았다.

연구팀에 의하면 나트륨이온 배터리의 에너지 밀도는 90W/kg으로 초기 리튬이온 배터리 수준이지만, 기존 리튬이온 배터리보다 더 오래 사용할 수 있다고 한다. 일반적으로 배터리 수명은 충방전 횟수로 가늠할 수 있는데, 기존 리튬이온 배터리의 충방전 횟수는 약 400에서 1,200번인데 반해, 나트륨이온 배터리는 무려 2,000번의 충방전 횟수를 자랑한다. 더욱 놀라운 점은 2,000번의 충방전을 거친 후에도 약 70%에 달하는 에너지 용량을 유지할 수 있다는 점이다.

무엇보다 나트륨이온 배터리의 가장 큰 장점은 바로 저렴한 제조비용이다. 리튬의 경우 소형이면서도 높은 에너지 밀도를 가지고 있어 배터리 원료로 최고의 효율을 자랑하지만 세계적으로 일부 지역에서만 있는 희토류에서 추출하므로 제조비용이 비싼 편이다. 그러나 나트륨은 지구상에서 여섯 번째로 많은 원료로 지상과 바다 등 거의 모든 지역에서 채취할 수 있으므로 제조비용을 최대 30%까지 절감할 수 있다.

이러한 나트륨이온 배터리에도 한 가지 단점이 존재한다. 기존 리튬이온 배터리 수준으로 에너지를 높이기 위해선 더 많은 나트륨이 저장되어야 하므로 배터리의 무게가 무거워질 수밖에 없다는 점이다. 이에 연구팀은 리튬이온배터리와 같은 수준의 에너지 밀도를 가진 나트륨이온배터리 개발이 거의 완성단계에 이르렀으며 향후 출시될 나트륨이온 배터리는 긴 수명은 물론 높은 에너지 효율 가질 수 있다고 전하였다.

현재 시제품으로 개발된 나트륨이온배터리의 크기는 AA 배터리 크기이며, 앞으로 상용화된다면 전기자동차뿐만 아니라 태양광 발전과 풍력 발전 등 재생에너지의 저장원으로도 사용될 예정이다.

글 : 이남걸 연구원

사진출처 : http://www.energie-rs2e.com웹사이트 : http://www.energie-rs2e.com