자동차

전기차 배터리 시장의 방향은? LFP vs 삼원계 (feat. 테슬라 모델Y)

meaningful-life 2023. 8. 11. 17:18

최근 전기차 충전대란 및 전기차 충전비용 상승등으로 주춤했던 전기차 시장에서 테슬라 모델Y가 기존의 삼원계 배터리가 아닌 LFP배터리를 장착한 모델을 출시한다는 소식에 시장이 다시 들썩이고 있습니다. 테슬라가 중국산 배터리를 탑재해 가격을 낮춘 모델Y에 이어 모델3도 같은 방식으로 출시할 것 이라는 전망이 나왔습니다. 최근 기아 레이EV도 현대차그룹 승용차에서는 처음으로 LFP배터를 탑재한 모델 출시를 앞두고 있습니다.

그럼 최근에 급부상하고 있는 리튬인산철(LFP)배터리에 대해서 알아보고 기존 삼원계 배터리와의 차이점을 알아보겠습니다.

 

전기차배터리 LFP vs 삼원계(NCM)
전기차배터리 LFP vs 삼원계(NCM)

 

LFP vs 삼원계(NCM) 전기차배터리

NCM배터리 원자재인 코발트, 니켈 가격이 오르고 일부 완성차 업체들이 저가 전기차를 출시하겠다고 밝히면서 LFP배터리 수요가 많이 늘었습니다. 최근 테슬라 모델Y의 LFP배터리 장착모델 출시 소식은 LFP전기차 배터리시장의 지각변동을 예고할 수 있을 만큼 파장이 큽니다.

가격 및 안정성, 성능부분에 각각의 장단점이 있기때문에 어떤 배터리가 장착된 전기차를 선택할지는 소비자의 몫인것 같습니다.

LFP 배터리 와 삼원계(NCM)배터리의 주요 비교는 아래와 같습니다.

전기차배터리 비교(LFP vs NCM)
전기차배터리 비교(LFP vs NCM)

 

항목 LFP배터리 삼원계(NCM)배터리
주요 양극재 리튬(Li),(Fe),인산(P) 니켈(Ni),코발트(Co),망간(Mn)
장점 안정성, 가격 주행거리, 충전시간
주행거리 300~400km 400km이상
주요 생산업체 CATL, BYD
(
중국기업 주력생산)
LG, SK, 삼성
(
한국기업주력생산)
주요 장착차량 테슬라 스탠다드,기아 레이EV등 저가모델 테슬라,아이오닉5, EV9등 고성능 전기차

 

삼원계배터리의 종류

삼원계 배터리는 니켈(Ni), 코발트(Co)를 기본으로 망간(Mn) or 알루미늄(Al)조합으로 구성되어 있습니다.

NCM(Ni Co Mn) , NCA(Ni Co Al)로 불리며 니켈 함유량에 따라서 에너지 밀도가 좌우되며 나머지 양극재인 코발트(Co), 망간(Mn)은 배터리의 화학적 안정성을 높이는 소재로 쓰이고 있습니다.

 

NCM 삼원계 배터리

  • 구성 양극재 : 니켈 + 코발트 + 망간
  • 특징 : 니켈, 코발트, 망간이 균등하게 배치된 배터리로 전기차 분야에서 많이 사용됨

 

NCA 삼원계 배터리

  • 구성 양극재 : 니켈 + 코발트 + 알루미늄
  • 특징 : 니켈, 알루미늄이 포함되어 에너지 밀도가 높고 출력이 높은 소형 전지

 

삼원계 전기차배터리(NCM)의 장단점

LFP 전기차배터리에 비해 주행거리가 길고, 짧은 충전시간을 가지고 있는 삼원계 전기차배터리는 가격이 비싼부분과 니켈의 폭발위험성때문에 안정성이 조금 떨어진다고 볼수있습니다.다.

 

NCM 삼원계 배터리 장점

  • 주행거리가 길다 : LFP대비 20~30%
  • 에너지밀도가 높아 충전시간이 짧다 
  • 배터리재활용 가치가 높다 : 3가지 광물모두 재활용 가능

NCM 삼원계 배터리 단점

  • 가격이 비싸다 : 고과의 광물(코발트)들이 많이 포함되어 있음
  • 안정성이 낮다 : 니켈의 경우 폭발위험성이 높아 안정성이 떨어짐

삼원계 전기차배터리 제조사

삼원계 배터리는 한국기업들이 주력으로 생산하고 있습니다.

  • LG에너지솔루션 : 14.5 %
  • SK이노베이션 : 5.3%
  • 삼성SDI : 4.9%

※ 2023.4월기준 전기차용 배터리 점유율

 

 

 

LFP 전기차배터리

LFP 전기차배터리는 코발트 대신 인산철을 넣어 리튬(Li), 철(Fe),인산(P) 양극재로 이뤄졌습니다.최근에는 셀투팩(CTP) 및 셀투샤시(CTC)기술을 적극적으로 개발하면서 에너지밀도가 높아지고 있는 추세이며 삼원계 배터리에 비해서 구성하는 양극재가 저렴합니다.

 

LFP 전기차배터리

  • 구성 양극재 : 리튬(Li) + 철(Fe) + 인산(P)
  • 특징 : 가격이 저렴하고 안정성이 높음

LFP 전기차배터리의 장단점

삼원계(NCM) 전기차배터리에 저렴한 양극재로 이뤄져있어서 가격이 저렴하고 안정성이 높습니다. 다른 배터리들은 산소원자가 쉽게 떨어져 나오기 때문에 연소하여 화재가 발생하는데 LFP는 열을 분출해도 산소원자 배출이 잘 되지 않아서 화재에 상대적으로 안전합니다.

 

LFP 전기차배터리 장점

  • 가격이 싸다 : 고과의 광물이 없어서 가격이 저렴함
  • 안정성이 높다 : 열 분출시에도 산소원자가 잘 배출되지 않아 화재 발생시에도 상대적으로 안전

LFP 전기차배터리 단점

  • 주행거리가 짧다 : 삼원계 대비 20~30%
  • 에너지밀도가 낮다 : 하지만 최근에는 에너지 밀도가 높인 사원계배터리 및 CTP, CTC기술적용되고 있음
  • 배터리재활용 가치가 낮다 : 재활용으로 사용할 양극재가 없음
  • 무겁고 순간출력이 약함

LFP 전기차배터리 제조사

LFP 배터리는 중국기업들이 주력으로 생산하고 있으며, 전기차배터리 시장에서 높은 점유율을 가지고 있습니다.

CATL, BYD 두회사가 전체 시장점유율 50%를 넘었습니다.

  • CATL : 35.0 %
  • BYD : 16.2%

※ 2023.4월기준 전기차용 배터리 점유율

 

 

국내배터리 제조사의 경우 대부분 삼원계(NCM)전기차배터리 생산에 주력해왔기 때문에, 만약 LFP배터리 시장이 커지게 된다면 기존에 LFP시장을 선점하고 기술을 개발해왔던 중국배터리 제조사에게 밀릴 수 밖에 없습니다. 아직은 LFP배터리가 저가모델에만 적용해서 출시를 하고 있고 실제로 겨울철에 어느정도 배터리 효율이 있는지 제대로 검증되지 않았기 때문에 내년 봄쯤에는 좀 더 정확한 배터리시장의 방향성이 나올수 있을것 같습니다.

 

테슬라 사이버트럭 출시 임박 상세 스펙 및 출시 가격 예상

 

테슬라 사이버트럭 출시 임박 상세 스펙 및 출시 가격 예상

2019년 11월 테슬라에서 공개한 Full-size 전기 픽업트럭인 사이버트럭(Cybertruck)은 원래 2021년 출시예정이었으나 생산문제로 2번 연기가 되었고 2023년 출시로 미뤄졌었다. 최근 드론에 의해서 대량

meaningful-info.tistory.com