몇일 전 뉴스가 나왔고 오늘 CATL이 초강세. 지금 정확히 이유는 알 수 없지만 일단 이거로 오른다는 사람들이 있으니 이 나온 김에 이 뉴스로 공부를 해보려고 한다...
中 CATL '나트륨이온 배터리' 7월 출시…리튬 대체 시도 - 머니투데이
중국 최대 배터리업체인 CATL이 오는 7월 나트륨이온 배터리를 출시한다.25일 중국 현지매체인 제일재경에 따르면, 지난 21일 개최된 CATL 주주총회에서 쩡위췬 회...
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리튬이온전지나 나트륨이온전지의 원리 자체는 동일하다. 나트륨/리튬 이온이 전자를 잃고 다시 얻는 과정에서 전기를 만들어내는 과정. 리튬과 나트륨 모두 최외곽 전자가 1개뿐으로 반응성이 높은 알칼리 금속의 일종이다. 최외곽 전자의 위치가 원자핵으로부터 더 멀리 떨어진 나트륨이 반응성이 더 높다.
Alkali metal - Wikipedia
en.wikipedia.org
그래서 실제 산업에서 나트륨 배터리와 리튬 배터리의 차이는 무엇일까. 첫 번째로 나트륨이 리튬보다 훨씬 싸고, 구하기 쉽다는 점이다. 이 부분을 따로 설명할 필요는 없을 것 같다. 배터리 등급으로 사용되는 탄산리튬의 가격은 현재 톤당 87,000위안 정도로, 13,650달러 수준.
반면 소금은..... 탄산리튬과 1:1 비교는 어렵겠지만 어쨌거나 공업용 NaCl은 톤당 약 200달러를 조금 넘는다. 톤당 1만3천달러 vs 200달러. 약 60배 이상의 가격 차이가 난다. 기사에 따르면 가격이 100배까지 차이 난다고 한다.
또 다른 문제는 나트륨 배터리에는 리튬배터리에 사용되는 양극재/음극재를 사용할 수 없다는 것. 리튬 원자에 비해 나트륨 원자의 크기가 훨씬 커서, 양극 음극의 반응성이 크게 떨어진다.
Challenges and benefits of post-lithium-ion batteries - New Journal of Chemistry (RSC Publishing) DOI:10.1039/C9NJ05682C
Fig. 2 Comparison of the voltage vs. standard hydrogen electrode (SHE), specific and volumetric capacities, and Earth abundance of various anode materials. As elemental lithium and sodium cannot be used safely in rechargeable batteries because of dangerous
pubs.rsc.org
또한 나트륨 배터리의 태생적인 한계는 에너지 밀도. 전자를 방출하는 역할을 리튬보다 더 무거운 나트륨이 담당하니 동일 조건 하에서는 리튬이온배터리보다 에너지 밀도가 높을 수가 없다. 즉 지금 에너지 밀도를 최대한 높여야 하는 전기차용 배터리에는 사용할 수 없다. 그렇지만 ESS라면 낮은 단가에 낮은 에너지밀도라도 문제가 없다!
나트륨배터리를 제외하고 또 연구되는 것 들은 리튬 황, 리튬 에어 배터리, 그리고 칼륨 배터리 등이 있지만 그나마 칼륨 배터리와 리튬 황 배터리가 연구가 가까운 편이고, 리튬 에어 배터리는 아직도 멀었다. 최근 나트륨에 비해 칼륨 배터리가 더욱 주목 받는 것으로 알고 있었는데 CATL이 갑자기 나트륨 배터리를 내버린 것.
[Tech Trend] 칼륨이온전지, ‘포스트 리튬’ 급부상…45초만에 풀충전 - 테크데일리(TechDaily)
‘리튬이온을 이을 차기 대표 주자는?’현 주력인 리튬(Li)이온 2차 전지(LIB)의 성능향상이 한계에 근접해 있다는 인식이 팽배해지면서, 리튬이온 이외의 전하운송자(charge carrier)를 이용하는 2차
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아래 전지 에너지 밀도의 한계에 대해서 간단하게 설명해놓은 Minute Physics 채널.
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