테슬라와 벤츠가 기존에 적용되던 리튬이온 배터리에서 리튬 인산철, LFP배터리를 사용할 계획을 세우고 있다. 리튬이온 배터리 제조의 원료 수급에 문제가 되어 가격이 급등하여 상대적으로 저렴한 배터리로 교체할 방침이라고 보도했다.
테슬라에 이어 메르세데스 벤츠도 엔트리급 모델에 사용되는 배터리를 LFP 배터리로 교체할 방침이다.
메르세데스 벤츠 모회사인 다임러의 올라 켈레니우스 최고경영자 CEO는 블룸버그와의 인터뷰에서 "배터리 원자재 가격 상승세 등을 고려해 'EQA'와 'EQB' 같은 전기차 모델에 2024∼2025년부터 가격이 저렴한 LFP 배터리를 탑재할 계획"이라고 말했다. 켈레니우스 CEO는 "'E63 AMG' 모델처럼 고성능 차량을 필요로 하지 않는 도심 주행 위주의 소비자들도 많을 것으로 본다"면서 "앞으로 엔트리급 모델에는 주행 거리가 짧지만 저렴한 LFP 배터리를 탑재할 것"이라고 설명했다.
LFP 배터리란?
LFP 배터리는 리튬, 인산, 철을 사용하는 리튬 이온 배터리이다. 일반적으로 작동 전압이 낮으며 충전-방전이 단순한 편이나' 낮은 에너지밀도'라는 단점이 있다.
LFP 배터리의 장점
1) 저독성
LFP 배터리는 인간과 환경에 미치는 영향이 적은 편이다. 니켈과 코발트를 포함하지 않기 때문에 코발트 채굴과 관련한 인권과 환경 문제에서도 자유롭다. 지속가능경영,ESG(환경(Environment), 사회(Social), 지배구조(Governance))을 하는 기업으로써는 좋은 선택사항이 될 수 있다.
2) 가격
리튬이온 배터리에 비해 상대적으로 저렴한 가격. 배터리 원료에 코발트를 전혀 사용하지 않고, 가격이 저렴한 철(Fe)을 사용한다. 덕분에 코발트를 사용한 배터리들 보다 가격이 낮아 가격 경재력 면에서 우수하다.
3) 수명
LFP 배터리는 하이니켈과 같은 배터리보다 더 긴 수명을 가진다 이는 코발트 계열을 사용하는 배터리보다 소재 자체가 용량소실이 적은 재료를 사용하기 때문. LFP 배터리는 대략적으로 1년 후에도 처음과 거의 동일한 수명을 나타내는 것으로 알려져있다.
4) 안전
LFP 배터리는 NCA 계열의 배터리보다 안전성이 높은 것으로 평가받고 있다. 그 이유는 열과 화학적으로 반응성이 상대적으로 낮기 때문이다.
LiFePO는 기본적으로 LiCoO 보다 본질적으로 안전한 양극 물질입니다. 과열이나 단락이 일어났을 경우에도 산화환원 반응이 천천히 일어나서 큰 화재나 폭발로부터도 안전한 특성을 가질 수 있습니다.
LFP 배터리 단점
에너지 밀도가 낮아 같은 용량 배터리를 제작한다면 코발트를 양극재로 사용한 배터리들보다 무게가 무겁고, 부피도 커진다
전기자동차는 1회 충전으로 최대 몇킬로미터까지 가는 것이 중요하다. 그렇게 하기 위해서는 최대한 많은 배터리를 자동차에 넣어야 하고 넣을수 있는 스페이스 같다면 최대한 작고 밀도 높은 배터리를 사용해야한다.
이런 면에서 LFP 배터리는 공간을 많이 차지하고 무게가 많이 나가기 때문에 여태껏 고급 전기차 시장에선 외면 받아왔다.
LFP 배터리 관련주
테슬라는 이미 중국 상하이 공장에서 CATL가 생산한 LFP 배터리를 장착한 모델3 세단과 모델Y 스포츠유틸리티차량(SUV)을 만들어 중국과 아시아태평양지역, 유럽에 판매해왔다.
1)중국 CATL
글로벌 전기차 배터리 점유율 30.0%(2021년 9월기준) 4년 연속 글로벌 배터리 시장 점유율 1위
세계 최대 전기차 배터리 공급업체 CATL
중국 전기차 시장의 배터리 공급율 50%를 넘는 거대 배터리업체다.
중국정부는 2016년부터 중국 배터리를 탑재한 전기차에만 보조금을 주는 식으로 중국 배터리 업체들을 지원해왔다.
그런데 중국은 세계 전기차 시장에서 가장 큰 비중을 차지하는 세계 최대 시장. 이상황에 중국정부를 등에 업은 중국 배터리 기업들이 빠르게 성장했고 이 과정에서 가장 많은 혜택을 받은 게 CATL이다.
지금도 중국 전기차 배터리 시장의 50%가량은 CATL이 점유하고 있다.
이렇게 중국 정부의 보호속에서 CATL은 빠르게 덩치를 불리는 한 편 기술력도 높여왔고 또 자금력을 바탕으로 배터리 소재 관련 기업들을 엄청나게 인수합병했다.
그러다보니 수직계열화로 비용이 줄고, 영업이익률은 높아졌다.
예를들어 국내 기업들은 배터리를 만들 때 니켈이 필요하면 니켈을 가공해서 파는 소재업체에 비용을 지불해야 하지만, CATL은 이런 소재를 본인들이 가공하고 판매할수 있는 능력이 있으니 비용을 줄여 영업이익률을 극대화했다.
CATL의 영업이익률은 10% 중반대 ( 국내 배터리 회사는 이익률이 5~6%대)
2)BYD
중국 대표 전기차 생산 업체이자 배터리 생산업체다. 중국내 전기차 완성업체중 유일하게 차량용 반도체와 배터리를 자체 생산한다. 현재 LFP를 전량 CATL로 부터 공급받는 테슬라에 배터리 납품설이 터져 나오는 중이다. 기존의 리튬인산철 배터리의 약점을 개선하여 얇고 길게 블레이드 배터리를 만들어 배터리팩에 삽입하는 기술의 완성단계에 있다.
기존의 리튬인산철 배터리보다 배터리팩 공간 활용도를 약 50%까지 끌어올릴수 있는 기술이다.
만약 소문처럼 테슬라에 블레이드 배터리를 납품하게 되면 BYD는 테슬라와 함께 우상향을 예측해볼수 있다.
3)LG에너지 솔루션
세계 2위의 전기차 배터리 업체 (24.2%의 글로벌 배터리 시장 점유율)
최근 GM의 전기차 배터리 화재건으로 리콜 위기를 겪고 있지만 LG에너지 솔루션은 세계2위의 시장 점유율을 가진 글로벌 기업이다.
일각에선 LG 배터리의 화재건으로 인해 배터리 관심을 고출력에서 안전성으로 옮겨갈것이라는 의견이 있다.
LFP배터리 개발은 '안정성' 측면에서 그 방향이 비슷하다.
기존의 니켈, 코발트 망간을 혼합한 삼원계 배터리의 코발트 프리 배터리 개발과 함께 LFP배터리 개발, 생산을 통해 저가형 전기차 시장에도 대응하려는 움직임을 보이고 있다.
4)삼성 SDI
삼성SDI, 배터리 성능 고도화 집중…'젠5' 양산 돌입
반면 삼성SDI는 LFP 배터리 생산 병행보다는 각형과 원통형 배터리 성능 고도화에 집중하고 있다.
앞서 삼성SDI는 1월 열린 실적발표 컨퍼러스콜에서 "삼원계 배터리는 기술 진보에 따라 에너지 밀도가 높아지고 있고 재료비 절감에 따라 가격 역시 LFP와 비교해 격차가 줄어들고 있다"면서 "시장 메인스트림은 삼원계 배터리가 가져가고 LFP 배터리는 제한적일 것으로 본다"고 분석했다.
삼성 SDI는 지난달부터 가격은 낮추고 주행거리를 늘린 차세대 각형 배터리 '젠5(Gen.5)'의 양산을 본격적으로 시작했다.
젠5는 니켈 함량을 88%로 높인 니켈·코발트·알루미늄(NCA) 계열 배터리다. 기존 배터리 대비 에너지밀도가 20% 이상 높고, 킬로와트시(KWh)당 배터리 원가는 20%가량 낮은 것으로 알려졌다.
젠5 양산을 시작하면서 수익성 개선에 속도를 내고 있다. 젠5는 BMW의 순수 전기차 i4와 iX에 공급될 예정이다. 삼성SDI가 개발한 차세대 원통형 배터리는 출시를 앞두고 있는 루시드 모터스의 '에어 드림 에디션 레인지'에 탑재됐다.
삼성SDI 관계자는 "배터리 품질, 성능에 중점을 두고 있어 LFP 배터리 개발 계획이 없다"고 말했다.
삼성SDI는 LFP배터리 시장에 진입하지 않겠다는 뜻을 내보이고 있다. 하지만 다른 쪽으론 기존 배터리의 기술 고도화로 결국 메인 시장인 삼원계 배터리 시장의 자리를 굳건히 하겠다는 의지를 보인다.