LMFP 배터리는 무엇인가?
전기차는 배터리의 성능과 가격에 크게 영향을 받습니다. 배터리의 종류에 따라 전기차의 주행 거리, 충전 시간, 안전성, 환경 친화성 등이 달라집니다. 최근에는 코발트와 같은 희귀금속을 사용하지 않고도 높은 에너지 밀도와 저렴한 가격을 가진 배터리를 개발하는 연구가 활발히 이루어지고 있습니다. 그 중 하나가 LMFP 배터리입니다.
LMFP 배터리는 리튬, 인산, 철, 망간을 사용하는 리튬 이온 배터리의 한 종류입니다. LFP 배터리에서 철의 일부를 망간으로 치환한 것으로, LFP 배터리보다 에너지 밀도와 전기 전도성을 향상시킬 수 있습니다. 하지만 니켈이나 코발트를 사용하는 삼원계 배터리보다는 주행 거리나 충전 시간 면에서 불리합니다. LFP 배터리는 가격이 저렴하고 화재 위험이 적다는 장점이 있어 저가형 전기차에 적합합니다. LMFP 배터리는 LFP 배터리의 성능을 개선한 것으로 보시면 됩니다.
LMFP 배터리에 대한 관심은 최근 중국의 전기차 업체 비야디가 LMFP 양극재 기반의 2세대 블레이드 배터리를 출시할 예정이라는 소식이 전해지면서 높아졌습니다. 비야디는 100% 순수 전기차 업체로의 전환을 선언하고, LMFP 배터리를 통해 전기차 가격을 낮추고 시장 점유율을 높이겠다는 계획입니다. 비야디 외에도 닝더스다이 (CATL) 등 중국의 선도 기업들이 LMFP 배터리 개발에 나서고 있습니다.
한국의 배터리 업체들도 LMFP 배터리에 주목하고 있습니다. LG에너지솔루션은 테슬라에 탑재될 LFP 배터리를 공급할 가능성이 높아져서 중국 난징공장의 일부 라인을 LFP 배터리 라인으로 전환할 계획입니다. SK온은 인터배터리 2023에서 LFP배터리 시제품을 공개할 예정이며, 코발트 프리 배터리도 개발하고 있습니다.
LMFP 배터리의 장단점
LMFP 배터리의 장점은 다음과 같습니다.
- 에너지 밀도가 LFP 배터리보다 약 1.2배 높습니다. 즉, 같은 무게의 배터리로 더 멀리 갈 수 있습니다.
- 가격이 저렴합니다. 니켈이나 코발트와 같은 희귀금속을 사용하지 않기 때문에 재료비가 낮습니다.
- 화재 위험이 적습니다. LFP 배터리와 마찬가지로 열폭주가 일어나기 어렵고, 고온에서도 안정적으로 작동합니다.
- 환경 친화적입니다. 코발트와 같은 독성 물질을 포함하지 않기 때문에 제조 및 폐기 과정에서 환경에 더 적은 영향을 미칩니다.
LMFP 배터리의 단점은 다음과 같습니다.
- 전기 전도성과 리튬 이온 확산 속도가 낮습니다. 이는 충전과 출력 성능을 저하시킵니다.
- 이중 전압 플랫폼 문제가 있습니다. 망간과 철이 변환되는 전압이 다르기 때문에 충방전 과정에서 전압이 두 개의 플랫폼으로 나뉘어집니다. 이는 BMS 관리를 어렵게 하고, 과충전이나 과방전을 유발할 수 있습니다.
- 망간 용출 문제가 있습니다. 반복적인 충방전에 의해 망간이 양극 활물질에서 용해되어 음극으로 이동하고, 음극의 SEI층을 파괴하거나 두꺼워지게 합니다. 이는 성능과 수명을 빠르게 감소시킵니다.
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