나를 위한 기록

 요즘 내게 묻는 사람도 많고 의견이 분분한 애플의 모노셀 배터리에 대해 기록한다. 애플이 모노셀 전지에 대한 개념을 내놓은 후, 테슬라의 엘론 머스크가 전기화학적으로 불가능 하다고 바로 반박했다. 테슬라가 자신의 기술이 최고인 것처럼 광고효과로 보이기 위해 한말인지 정말 불가능하다고 생각해서 한말인지 모르지만 불가능하지는 않다. 모노셀은 가능하다. 어려운걸 불가능하다고 이야기하지는 않았으리라. 테슬라가 인산철전지(LFP 혹은 Lithium Iron Phosphate)를 마치 최신 전지 소재인냥 광고할 때부터, 진짜 기술보다는 대중에게 좋은 이미지를 심어주기 위한 언론 플레이에 노력을 많이 한다는걸 깨달았다. 앞서 기록 했듯이 LFP는 고용량 저코발트 미래형 양극이 아니고, 옛날에 중국에서 전기 버스를 시행히기 위해 사용했던 오래된 양극인데 다시 가져다 쓰는 것 뿐이다. LFP를 사용한다고 해서 테슬라가 다른 전지 회사들보다 좋은 전지 기술을 가진 회사라고 할 수는 없다. 지금도 테슬라가 LFP를 사용하는 이유가 중국 시장 진출일 위한 정치적 행보라고 생각되는 부분이 있다. 애플이 전고체전지에 수많은 노력을 오랫동안 쏟아온건 공공연한 사실이다. 증착 기술이 앞서 있는 분야에서 진입하는 것이기에 전고체전지로 오는 길이 다른 경쟁자들 보다는 수월했을 것이다. 소재를 LFP를 썼는지 NMC를 썼는지는 모노셀을 이야기할 때 중요하지 않다. 어느 소재를 쓰든 모노셀을 달성할 수 있다.  기존 리튬이온전지는 액체 전해질을 쓰기 때문에 전기차용 전지팩을 만드는데 모노셀이 불가능하다. 하지만 고체전해질을 사용해 전고체전지로 전지를 설계하면 단일셀로 높은 전압의 전지팩을 만들 수 있다. 즉, 애플의 모노셀은 전고체전지를 암시한 것으로 나는 이해했다. 이게 애플의 혁신 포인트다.  트윗 에 보면 2018년 엘론이 테슬라를 애플에 팔려고 제안했는데, 애플이 거절했다는 내용이 있다. 지금 애플의 기술 수준을 보면 애플이 기술적으로 우위에 있기 때문에 테슬라...

전세계 대표 메이터 석유회사 BP (British Petroleum)이 석유 부문을 40% 감축하고 배터리 투자를 10배 늘리기로 했다는 소식이 전해졌다. 이제 거스를 수 없는 흐름 처럼 보인다.  BP 2019-2030 Plan from BP 위의 도표가 BP가 내놓은 계획이다. 2.5 GW 수준에서 50 GW 수준으로 신재생 에너지를 증가시키고 역시 바이오에너지와 수소에너지도 괄목할 만큼 증가 시키는 계획이다. 현재에도 신재생 에너지에 BP가 투자하는 금액은 $500 million 정도인데, (이미 상당히 많다.) 2030년 까지 $5 billion을 투자를 늘리겠다는 것이다. 앞으로 확실한 체제 변환이 예상이 된다.  BP와 같은 석유회사가 이렇게 변하는 것은 큰 의미를 상징하고, Shell이나 ExxonMobil, Chevron과 같은 다른 메이저 석유회사 이런 변화에 무감각할 수는 없을 것이다. 

배터리를 다시 사용해야하는 때가 다가오고 있다. 스마트폰에 쓰던 배터리도 지금 재활용 또는 재사용이 되지 못한 채 버려지고 있는데, 환경적이 요인 때문이 아니라 경제적인 요인 때문에 최근 배터리 재활용 또는 재사용이 주목받고 있다.  이런 노력중에 하나로 배터리를 재활용하기 보다는 재사용에 더 눈을 돌리고 있는데, 우선 재활용은 배터리 소재를 다시 원래 원재료로 추출해서 이를 다시 배터리 소재로 만들거나 아니면 다른 곳에 사용하는 것이고, 재사용은 원재료로 바꾸는 과정 없이 성능이 좀 떨어지지만 배터리로 다시 사용하는 것이다. 기술적인 난이도로 봤을 때, 재활용이 무척이나 어려우므로 거기에 수년간 연구를 해오다 기술적인 극복이 그 필요성을 따라잡지 못해 재사용으로 기운 듯 하다.  배터리는 소재 -> 전극 -> 셀 -> 모듈 -> 팩 이렇게 단위가 점점 커지는데, 소재를 얻기 위해 분해해야하는 단계가 많다. 그래서 분해하기 쉽게 조립을 하는 것이 현재 기술 개발의 단계 이다. 대표적으로 폭스바겐이 대규모 투자를 한 것으로 유명한 Northvolt가 있다. ( https://www.energy-storage.news/news/northvolt-vw-announces-german-gigafactory-plan-as-battery-maker-signs-first ) 그리고 GM과 LG 화학이 동시에 개발한 Ultium 배터리 팩이 그것이다. 이렇게 어려운 과학적인 요소가 없더라도, 지금 상황에서는 분해하기 편하게 조립하는 기계적인 조정 만으로도 큰 도움이 되고 여기에도 대규모 투자가 이루어지고 있는 상황이다. 그리고 앞선 연구 그룹들은 그보다 높은 레벨의 재활용 또는 재사용에 대한 연구를 하고 있다. 여기도 큰 시장이 있고, 대규모 투자 소식이 앞으로 지속적으로 있을 것이다. 그럼 다시 배터리 재활용이 아닌 재사용에 대해 조금 더 살펴보면, 이렇다. '배터리의 수명이 다했다'의 정의는 배터리를 더 사용하지 못한다가 아니라 ...

Photo by Luis Quintero on Unsplash 로스엔젤레스(LA)를 포함한 캘리포니아 남쪽을 담당하는 전력 공급자인 Southern California Edison이 전기자동차 충전 인프라를 구축하기 위해 3천 6백억원 ($356 million)을 쓸 계획이다. 이를 통해 최고 870개의 상업용 전기자동차 충전소를 앞으로 5년동안 건설할 계획인데, 이는 최소 8490개의 전기자동차를 충전할 수 있다. 또한 버스나 트럭처럼 중대형 자동차를 주된 대상으로 한다.  이외에도 앞으로 더 많은 투자 계획이 있기 때문에, 가솔린 자동차의 전기 자동차로의 전환이 코로나바이러스 펜데믹에도 불구하고 가속화 될 것 같다.

2020년 미국 민주당 대선 주자인 조 바이든 (Joe Biden)이 태양에너지, 풍력, 배터리를 포함한 클린 에너지에 4년 동안 2000조원 규모의 ($2T) 역사적인 투자를 약속했다. 2050년 까지 100% 클린에너지 전환을 달성하겠다고 공약을 했는데, 주된 성과 달성 시기를 2035년으로 잡았다. Photo by visuals on Unsplash 배터리 개발 측면에서는 바이든은 현재 리튬이온전지 (Li-ion Battery) 가격의 10%정도 가격의 Grid-scale 배터리를 개발에 집중을 할 것이라고 밝혔다. 리튬이온전지는 지난 10년간 85%정도의 가격 절감이 이루어졌고, 향후 5년간 35% 정도의 가격 절감이 더 이루어질 가능성이 있다. 하지만 리튬이온전지 시스템에서 90% 정도 이루어지는 것은 근본적인 한계가 있고, 다른 저렴한 배터리 시스템을 개발해서 이를 달성해야할 것으로 생각한다. 리튬이온전지는 단위 질량/부피당 에너지가 높지만, Grid-scale (전력 공급자 스케일) 배터리에서는 굳이 질량이나 부피가 작을 필요는 없다. 질량이나 부피를 고려하지 않고 저렴한 배터리를 찾는다면 90% 가격 절감이 불가능한 일은 아니라는 생각이다. 우선 대선이 어떻게 되는지 지켜봐야할 것이다.  

Photo by Rabih Shasha on Unsplash      거대한 에너지 저장장치 (배터리) 건설이 전세계적으로 그리고 미국에도 큰 트렌드가 되고 있다. 이런 거대한 배터리들은 Grid Scale Energy Storage라고 부르는 데, 전기 공급을 위한 것이다. 풍력 및 태양광 패널 등을 통해 생산된 전기를 저장하고 공급하기 위한 것이다. 미국에서는 Utility라고 부르곤 한다. 한국으로 보면 한국 전력이 하는 일이 Utility 회사들이 하는 일이다. 그래서 Grid Scale Energy Storage는 Utility Scale Energy Storage라고도 부른다.      캘리포니아 주(California)가 이런 변화에 가장 민감하고 선구자가 되는 주이고, 이런 거대한 배터리들은 캘리포니아 남부(Southern California)에 설치가 주고 설치가 되고 있다. 그리고 샌디에고 (San Diego)가 몇몇 가장 큰 배터리들의 고향이 되고 있다. 이 곳에 LS Power라는 Grid infrastructure 개발 회사가 그 거대한 배터리를 설치해오고 있다.      2018년 7월에 LS Power가 40MW Vista Project 배터리가 설치되었고, AES가 30MW/120MWh 배터리를 설치하였다. 2020년 LS Power가 Gateway Energy Storage Project로 62.5 MW/62.5 MWh 배터리를 샌디에고에 설치하고 있다. 이 모든 시대적으로 미국에서 가장 큰 배터리들이 샌디에고에 설치되고 있다.       그러나 Vistra Energy가 현재 산호세(San Jose) 남쪽 Monterey Bay에 있는 오래된 석유로 작동하는 화력발전소를 400MW/1600MWh급 배터리로 변환하고자 건설을 진행하고 있다. 그리고 플로리다에서도 오래된 석유/석탄 화력발전소를 409MW/900MWh급...

다른 원재료들도 있지만, LiOH와 LiCO3는 대표적인 리튬의 원재료다. 이 재료들을 다른 전이금속 재료들과 섞고 열을 가해 리튬이온전지 양극을 만들어 낸다. 하지만 이 둘은 비슷하면서도 좀 다르다. 내 경험상 LiOH가 더 양극 합성이 잘되고, LiCO3는 좀 안되는 경향이 있었다. 그래서인지 합성이 쉬운 소재들은 (e.g. LFP, LMO) 저렴한 LiCO3를 쓰고, 합성이 어려운 소재들은 (e.g. NMC) LiOH를 쓴다. 그래서인지 아래 블룸버그에서 나온 차트를 보면 LiOH는 공급이 어렵거나 급격한 가격상승이 예측이 되고, LiCO3는 과공급이 되는 상황이 발생하려는 것 같다. 전기차 제작사들은 소재 공급의 불균형을 염려하고 있는데, 리튬 원재료도 이 중에 하나다. LiOH는 주행거리를 높일 수 있는 고 에너지 양극 소재(NMC)의 재료이기 때문에 2020년 중반 까지는 공급이 가능할 것으로 예측이 되지만, 그 이후가 되면 좀 타이트해질 것으로 예측된다.  이런 이유로 전기차 제작사들이 LiCO3에 관심을 가지기 시작했는데, COVID 때문에 수요가 줄어들어 과공급이 된 LiCO3는 2030년까지 별 문제 없이 저가에 공급이 될 것이다. 이래서 인지 요즘 미국에서 LiCO3를 LiOH로 변환시킬 수 있는 연구를 진행하고 있고, 곧 산업의 수요도 뒷받침 될 것이다. 또한 전기차 제작사들 중에, 대표적으로 Tesla, 고 에너지 소재인 NMC 보다는 에너지가 적지만 저렴하고 소재 공급이 용이한 LFP를 안전하게 선택하려는 시도가 더 늘어날 수 있다. NMC는 Ni과 Co가 들어가므로 공급이 쉽지 않고 또한 고가이다. 하지만 LFP는 Fe을 기반으로 하기 때문에 리튬 원재료의 가격 뿐만 아니라 전이금속 재료의 가격 또한 저렴하다. 

Photo by John Cameron on Unsplash 마켓이 많이 위축 되었지만, 코로나 바이러스의 영향으로 유럽의 전기차 시장이 빠르게 확장될 가능성이 있다. European Automobile Manufacturers' Association에 따르면 2020년 1분기 전기차와 하이브리드차 점유율이 6.8%로 작년 1분기 2.5%와 비교해 확연히 증가했다. 그리고 코로나바이러스 구제안이 전기차 시장을 겨냥하고 있다.  가장 두드러진 독일의 코로나바이러스 구제안을 보면 $50,560 이하의 전기차에 대해 인센티브를 기존의 $3,370 에서 $6,743 정도 수준으로 증가시키고, 이와 함께 자동차 제조사에게도 $3,370을 보조해주기로 했다. 다른 국가들도 비슷한 수준으로 증가시킨다고 보았을 때, 전기차의 유럽 장악이 앞당겨 질 것으로 추측된다. 

Long Duration이라는 이름으로 요즘 뜨는 에너지 저장장치들이 있다. 예를 들면 아래 웹사이트와 같은 예가 있다. (수력(pumped hydro), 기계적 에너지 저장장치(stacked blocks), 플로우 배터리 (flow batteries) 등이 있다.) https://www.greentechmedia.com/articles/read/most-promising-long-duration-storage-technologies-left-standing 정의를 보면 8시간 혹은 12시간 이상 쓸 수 있는 배터리라고 한다. 하지만 알다시피 충전 또는 방전을 느리게 하면 어느 배터리든지 오랬동안 사용할 수 있다. 그래서 리튬이온전지나 다른 종류의 전지도 이와 같이 같은 용도로 사용할 수 있다고 생각할 수 있는데, 아니다. 다른 의미가 있다. 보통의 전기화학 반응을 이용하는 배터리의 경우에 높은 전력으로 배터리를 사용하면 배터리의 사용시간이 적다. 즉, 빠른 충방전을 하면 높은 전력을 얻을 수 있는 반면 그 사용시간이 줄어든다는 것이다. 전력과 사용시간이 서로 연관이 있고, 그게 반비례라는 이야기다. 하지만 높은 전력으로 오랬동안 사용해야한다면 어떻게 되겠는가. 이것이 현재 그리드 에너지 저장장치의 요구 사항이다. 높은 전력으로 오랬동안 사용하기이다. 그러면 리튬이온전지 같은 전기화학 에너지 저장장치도 높은 전력으로 오랬동안 사용할 수 있다고 생각할 수 있다. 맞다. 하지만 그에 상응하는 에너지가 아주 많은 전지를 설계하고 만들어야 한다. 즉, 아주 비싸진다. 가격 때문에 다른 메커니즘을 가진  하지만 무게당 에너지나 부피당 에너지를 아주 낮지만, 비교적 높은 전력을 아주 저렴한 가격에 오랬동안 공급할 수 있다면 어떠한가. 이것이 Long Duration Energy Storage이다.  쉬운 예를 하나 남긴다. 수력발전을 예로 들자. 수력발전은 시설을 한번 완비하면 에너지 생산비용이 아주 조금든다. 그리고 같은 전력으...

일이년 정도 전부터 저 코발트 (Low Cobalt) 배터리 를 개발한다 비중을 확대한다 등 코발트 함량을 줄인 심지어 아예 없앤 배터리를 개발하는거에 많은 기업들이 힘쓴다는 것을 알 수 있다. 그런데 정작 저 코발트 배터리가 뭔지에 대해 제대로된 설명이 없고, 보기에 따라 잘못된 방향으로 가는 경우가 있어 기록한다. 먼저 리튬이온전지가 처음 상용화가 된것은 코발트 배터리 였다. 즉, LiCoO2라는 양극소재를 사용한 배터리다. 그리고 다른 소재들이 많이 연구가 되었고 그중에 지금까지도 의미를 가지고 있는 소재로 LiMn2O4, LiFePO4와 같은 소재들이 있다. 하지만 결정적으로 에너지가 높지 않아 사용화는 되었지만 시장을 주름잡지는 못하고 있다. 시장을 주름 잡은 소재는 LiCoO2에 Mn과 Ni을 넣어 Co와 섞은 소재로 LiNixCoyMn1-x-yO2라고 부른다. 그리고 우리는 NMC 또는 NCM 이라고 부르곤 한다.   그리고 에너지와 가격을 떠나서 인권문제가 크게 발생하는데 그게 바로 콩고에서의 아동인권 이다. 관련 링크 콩고에서 심각한 인권문제가 발생하고 이와 관련된 회사들이 소송이 걸리기 시작하면서 급하게 코발트를 없애면서 저 코발트 배터리가 더욱 강하게 강조되고 있다. 여기서 배터리를 발전시키는 방향에서의 저 코발트 배터리는 NMC에서 Co를 거의 없애고, Ni과 Mn으로만 사용한 소재를 일컷는다. 즉, LiNixMn1-xO2의 화학식을 가지고 층상구조를 이루는 소재를 말하는 것 이다. 이것이 미래형 고에너지 고용량의 저가형 양극 소재이다. 그리고 인권문제가 적은 배터리이다. 굉장히 어렵고 현재 전세계 관련 연구자들이 목매달고 있는 중요한 문제이다. 그러면 오해를 일으키기 쉬운 저 코발트 배터리는 LiMn2O4, LiFePO4, 그리고 LiNi0.5Mn1.5O4가 있다. 이 소재들은 이미 오래전에 연구와 개발이 많이 되었고 상용화가 된 소재들이다. 저 코발트 배터리의 정의만 놓고 보면 이들 배터리도 분명...

배터리를 가르킬 때, 배터리 셀, 모듈, 팩, 시스템 이런 식으로 다른 이름으로 붙이는 경우가 많고, 각각 가르키는 범위가 다르다. 흔히 배터리의 가격을 요즘 $100/kWh 정도로 저렴해졌다고 이야기를 많이 하는데, 이를 산정할 때 특히 어디까지 포함해서 가격을 산정 했는지가 중요한 정보가 된다. 이와 관련하여 어디까지가 셀이고 어디까지가 모듈이고 어디까지가 팩이고 어디까지가 시스템인지에 대해 기록하려 한다. 먼저 배터리 셀 은 최소 단위의 배터리이다. 흔히 AA, AAA 배터리 같은 단위가 셀이라고 보면 된다. 리튬이온전지의 최소단위로는 원통형 셀 (예를 들어 Panasonic 18650), 각형 셀 (삼성), 파우치 셀이 있다. 이를 구성하는 구성요소로는 양극, 음극, 도전재, 바인더 소재와 그 전극, 알루미늄과 구리 집전체, 분리막, 전해액, 그리고 셀 패키징 까지를 가리킨다. 그래서 셀 가격이라고 하면 이 범위까지로 보면 될 것이다. 배터리 모듈 은 셀에 셀들을 연결하는 그 연결 및 터미널 (Welding, Bolts, Wiring, Springs, etc.), 모듈의 패키징, 온도 모니터링 시스템, 배터리 전압 및 관리 시스템이 포함 된다. 여기서 이 시스템들은 모듈안에 들어가는 센서 정도로 이해하면 될 것 같다. 배터리 팩 은 위이 모듈에 모듈간의 커넥터 및 터미널, 모듈들을 받치는 선반, 냉각장치, 절연 장치 및 팩의 패키징 이 포함된다.  마지막으로 배터리 시스템 은 배터리 팩들의 모임에 그 연결과 터미널, 팩들을 받치는 선반, 전체 팩의 온도를 관리해주는 AC 시스템, Battery Management System, Thermal Management System 등 모든 팩들을 관리해주는 시스템을 전부 포함 한다. 가장 큰 범주로 이해하면 된다. 

내가 아는 한도에서 Solid Energy, Ionic Materials, Solid Power는 꽤 오랫 동안 고체 전해질 및 전고체 전지를 개발해온 스타트업들이다. 컨퍼런스에서 봤을 때도 실제 기술력은 알 수 없으나 발표가 인상적이었다. 유능한 CEO, CTO를 보유한 것 같다. QuantumScape는 2019년 초에 Stealth 모드로 사람을 많이 채용했던 회사다. 그 당시에는 왜 그렇게 했었는지 잘 몰랐지만 지금 보니 Volkswagen에서 큰 투자를 받고 진행했던 것 같다. Volkswagen은 자금력이 커서인지 투자들이 통이 크다. 아마 회사 이미지와 마케팅, 정치적인 문제까지 신경을 써서 투자를 해서 그 액수가 큰 것 같다. Panasonic은 현재 기존의 액체 전해질을 이용한 리튬이온전지에서도 상당한 진전이 있는 것으로 알고 있다. 배터리 팩 가격으로 $100/kWh를 달성하고 양산에 들어간 것으로 들었고, 에너지도 300 Wh/kg에 가까운 것으로 들었다. 기존의 리튬이온전지 시스템에서 말이다. 이것이 인상적이다. 그리고 Toyota와 함께 전고체전지를 개발한다는 점에서 기대가 된다. 알다시피 일본은 고체전해질 강국이다. 그리고 그 고체전해질 연구의 상당 부분이 아주 오래전부터 Toyota의 펀딩을 통해 이루어져왔다는 점에서 그 포텐셜이 터지지 않을가 생각이 든다. 게다가 전극 및 전지 제조 기술이 전세계에서 거의 가장 뛰어난 Panasonic과 합잡해서 만든다고 하지 그 결과가 더 기대가 된다.

Dendrite growth in lithium battery leads to failure. Source: SLAC National Laboratory, Stanford University 요즘 급속 충전이 각광을 받고 있다. 코스트코에 갔더니 빨리 충전 해주는 콘센트를 팔고, 핸드폰이나 노트북 충전기 들이 점점 빠른 속도로 충전이 가능한 높은 전압과 전류의 스펙으로 나오고 있다. 나는 급속 충전이 싫다. 느리게 충전하고 싶어 옛날 충전기를 일부러 찾아다닐 정도다. 빨리 충전하고 싶은 소비자들을 이용해 배터리 제조사나 전자기기 제조사들이 이익을 보는 상황이라는 느낌이다. 왜냐하면, 빨리 충전을 하면 배터리에 무리가 가게 되고, 수명이 짧아지기 때문이다 .  빨리 충전을 하는 것은 빨리 방전을 하는 것 보다 더 안좋고 위험하다. 배터리 과학의 측면에서 봤을 때, 충전은 리튬이 양극에서 음극으로 이동하는 과정이고, 천천히 안정적으로 충전을 하면 리튬이 음극안으로 잘 들어가서 안전한 반응이 완성이 된다. 하지만 빨리 충전을 하는 경우, 급작스럽게 많은 양의 리튬이 좁은 음극 틈새로 들어가고자 하고 그러면 미쳐 들어가지 못하 리튬은 음극 표면에 바늘 처럼 자라게 된다. 이것이 덴드라이트(Dendrite) 이다. 이것이 배터리 수명에 지대한 영향을 끼치고 더 나아가 안전성에도 큰 문제를 일으킨 다 .  그러니 급한 상황이 아니라면 빨리 충전 하지 않는 것이 좋고 , 다른 글(아래 링크)에서 언급 했듯이 꼭 필요한 상황이 아니라면 완전히 충전하지 않는 것이 좋다 . https://joseph-forest.blogspot.com/2020/02/how-to-use-smartphone-battery-any-longer.html

LFP에 대한 관심이 많다. 유튜브나 관련 글을 보다 보니 잘못된 정보가 종종 있다. 그래서 확실한 정보를 기록을 해야겠다는 생각이 들어 관련 글을 하나 더 쓴다. LFP는 에너지, 용량, 전압이 근본적으로 적다. 간혹 CATL 또는 Tesla가 이를 기술 개발을 통해 극복한게 아니냐는 유튜브나 글이 있는데 사실이 아니다. LFP는 이 소재의 특성을 극복할 수 없다. LFP의 용량은 165 mAh/g 이하이고, 전압은 3.25 V vs. Li/Li+이다. 이보다 높아지는건 불가능하다. 4~5년 전에는 165 mAh/g 용량을 전부 발현하기 기술적으로 어려웠으나 지금은 150 mAh/g 정도는 무난히 달성하는 것 같다. 적은 에너지 (용량 x 전압)가 가장 큰 단점이고, 다른 단점들은 전기 전도도가 낮고, 리튬의 확산 채널이 1개라서 막힘 현상이 있다는 것이다. 하지만 이 두 단점은 이미 해결되었다. 공정비용이 늘긴 했지만 어찌 되었건 비정질 탄소 코팅을 하고, 입자 크기를 줄이면서 해결이 되었다.  그렇다면 장점은 긴 수명, 열 안정성과 출력 특성이다. LFP는 개발된 모든 양극소재를 통틀어 제일 좋은 수명, 열안정성, 출력 특성을 가지고 있다. 이 것이 중국이 버스에 오래전부터 사용해온 이유일 것이다. 에너지가 작지만 버스는 크므로 공간이 많아 많이 실으면 된다. 그리고 수명이 좋고, 열안정성이 좋아 안전하다. 또한 무거운 버스가 움직이기에 필요한 출력 특성을 뒷받침 해주기  때문이다.  * 2020년 2월 25일 - CATL의 LFP(리튬인산철, LiFePO4)를 사용하기로한 테슬라(Tesla)의 의도 - https://joseph-forest.blogspot.com/2020/02/catl-lfp-lifepo4-tesla.html 앞서 제시한 위 링크의 의견 처럼 Tesla 및 CATL 등 LFP로 고에너지의 전지를 저가에 만들겠다고 이야기하는 회사들은 배터리 팩 디자인 기술을 통해 이루겠다는 것이다. 고에너...

자동차 배터리 시장은 아주 큰 시장이다. 그래서인지 지금까지는 자동차 메이커들이 배터리를 사서 쓰지만 자신이 자체적으로 생산하고 싶어 하는 경우가 많다. 배터리를 사서 쓰면 마진이 별로 남지 않기 때문이다. 테슬라는 원래 파나소닉 (Panasonic)과 배터리를 만들어왔다. 이를 위해 네바다(Nevada)에 기가 팩토리(Gigafactory)를 함께 지었다. 소재는 BASF Toda에서 사서 쓰는 것으로 알고 있다. 그리고 이제 어느정도 기술적 노하우가 쌓였는지 직접 만들고자 하는 것이다. 배터리 생산 기술이 오랬동안 상용화와 대량 생산이 되어왔고, 그 과정이 크게 비밀도 아니어서 사실 돈과 의지가 있으면 Gigafactory같은 배터리 생산 라인은 누구나 만들 수 있다. 물론 노하우가 필요하겠지만 기술 제휴와 투자가 함께 이루어지기 때문에 가능하다. 예를 들어 우후죽순 생기고 있는 유럽의 Gigafactory들이 그런 것들이다. 테슬라에 주목하고자 하는 것은 그들이 $100/kWh급으로 만들겠다고 하는 것이고, 그리고 250 Wh/kg 이상을 이야기 하고 있다는 것이다. 역시 이들은 항상 뭔가 매력적인 숫자들과 이야기를 만드는 것을 좋아하는 듯 싶다. 이들이 이야기하는 이런 무리한 숫자들이 하청 업체들을 압박하고, 파트너들을 압박하고, 경쟁사를 압박하고, 산업 전반을 압박한다. 이런 무리한 성능의 배터리를 요구하고 그 가격을 심하게 후려치는 일을 자주 일삼아 지금 배터리 메이커 중에 제대로 큰 수익을 얻는 회사들이 거의 없다. 거의 순이익이 0에서 약간 플러스 약간 마이너스를 왔다갔다 하는 것 같다. 뭔가 이상함을 느낀다. 분석이 필요하다. 다시 본론으로 들어가 아래 그림을 보자. https://electrek.co/2020/02/26/tesla-secret-roadrunner-project-battery-production-massive-scale/ 보면 지금 >300 Wh/kg이라고 되어 있고, 2021년 쯤 385 W...

최근 테슬라(Tesla Motors)가 LFP (LiFePO4)를 사용하기로 했다는 이야기가 있다. 배터리를 연구하다 보니 지인들이 신문기사를 전해주기도 하고, 의견을 묻기도 한다. 이 것에 대한 내 생각을 기록한다. LFP는 오래된 양극 소재다. 이미 오래전에 상용화가 되었고, 전세계에서 모두 쓰지 않았지만 중국이 사용해왔다. 중국 정부에서 LFP를 채택하고 중국의 전기 버스에 반 강제로 사용하게끔 했기 때문에 가능한 일이다. 중국을 제외한 다른 모든 곳에서는 층상계 양극 소재 LCO (LiCoO2)와 NMC (LiNixCoyMnzO2)를 사용해왔다. 에너지면에서 층상계 양극 소재들이 더 우수하고, 전압이 높기 때문에 적용히 수월했다.  CATL은 예로부터 중국에서 LFP 배터리를 만들어 오던 회사다. 당연히 LFP 기술이 뛰어날 수 밖에. 그래도 뛰어나도 LFP는 LFP다. 기존 양극재를 뛰어 넘을 수 없다는 것이다. 간혹 신문 기사나 분석글 중에 LFP를 보고 Cobalt-free 소재라는 식으로 마치 좋은 소재가 나온 것 처럼 기술된 것들이 있는데, 틀린 것이다 . LFP가 Cobalt-free는 맞으나 우리가 부르는 미래형 소재인 Cobalt-free 양극이 LFP를 의미하는 건 아니다. 앞서 말했다시피 LFP는 전압이 낮고 용량이 작아 에너지도 작고 팩을 만들어 높은 전압을 만들기에 어려움이 있는 소재다. 다른 소재들에 비해 장점이라고 하자면, 수명이 좋고 온도변화에 강한 장점이 있다 . 그리고 저렴하고 만들기 수월하고 이미 최적화가 되어 있어 구매하여 쓰기 수월한 소재이다.  (소재에 대한 설명 - 2020년 3월 1일 - 리튬인산철 LFP 양극의 소재 특성 - https://joseph-forest.blogspot.com/2020/03/lfp-tesla-catl-lfp.html ) 테슬라의 원래 소재는 NCA (LiNi0.8Co0.1Al0.1O2)다. 내 생각에 모든 면에서 LFP보다 우수하고 LFP가 좀...

배터리를 오래 연구해왔다. 주변 지인들을 만나게 되면 주로 듣곤 하는 질문이 어떻게 배터리를 오래 쓰냐는 것이다. 나에게 너무나 당연한 사실을 사람들은 잘 모르고, 오늘 검색을 해봤는데 심지어 잘못된 지식들이 웹에 난무하다. 그래서 기록을 남긴다. 부디 모든 사람들이 배터리를 되도록 오래 사용하고 지구가 좀 더 깨끗해지기를.  항상 충전하지 말자.  배터리는 충전을 좋아하지 않는다. 우리는 충전이 되면 초록색, 방전이 되면 빨간색으로 표시하지만, 배터리 자신에게 충전이 된다는 것은 불안정한 위험한 상태로 간다는 것이고 방전이 된다는 것은 안정한 편안한 상태로 간다는 것이다. 다시 말해, 자꾸 충전을 해서 초록색 100%가 표시되게 배터리를 사용하는 것은 배터리는 불편함을 느끼는 것이고 금방 성능이 저하된다는 것이다. 요즘은 어디에서나 충전이 가능한 환경이다. 보통 대부분의 사람들이 케이블을 들고다니며 수시로 충전을 한다. 또 그게 가능하다 요즘은. 대부분 학교나 회사에 가는 입장이라면 핸드폰을 충전하지 못하는 시간은 하루 24시간 중에 이동시간 평균 2~3시간 미만이다. 그외의 모든 시간은 원하면 충전이 가능하다는 말이다. 배터리를 굳이 80%, 90%, 100% 로 충전할 필요 없다.  케이블을 항상 꽂고 있을 필요는 없다. 사무실에 있거나 차에 있거나 특히 잘 때다. 일할 때나 운전할 때나 잘 때 케이블을 꽂고 자고 밤새 배터리를 심하게 괴롭히는 분들이 많다. 그러지 않아도 된다.  처음 구입해서 좋은 습관으로 배터리를 잘 사용하면, 충분히 오랫동안 좋은 상태로 배터리를 사용할 수 있다. 이런 배터리 사용을 돕는 연구도 많이 하고 있으니 곧 무의식적으로 사용해도 똑똑한 배터리가 스스로 자신을 보호하고 오래도록 사용할 수 있기를 바란다.