리튬을 넘어선 미래? 대체 배터리 화학 기술이 유망하지만 아직 준비되지 않은 이유

리튬을 넘어선 미래? 대체 배터리 화학 기술이 유망하지만 아직 준비되지 않은 이유

2025년 5월 7일

By Anh Vu, senior energy storage engineer, Clean Energy Associates

 

[선진상사는 # ESS 배터리 매입 # 리튬이온 배터리 매입및수거 # 전기차 배터리 매입 # UPS 배터리 철거 # 2차 폐축전지 폐기 # 골프카 배터리 폐기 # 전기자전거 배터리 수거 # 인산철 배터리 폐기합니다.
관련하여 상담을 원하시는 분은 010 3018 0141입니다.]

[리튬 이온 기술은 현재 주요 에너지 밀도 및 전력 밀도 지표에서 잠재적 경쟁사보다 우수한 성과를 보이고 있습니다./ Clean Energy Associates]

 

리튬을 넘어선 미래? 대체 배터리 화학 기술이 유망하지만 아직 준비되지 않은 이유

2025년 5월 7일

By Anh Vu, senior energy storage engineer, Clean Energy Associates

 

리튬이 지배적인 이유
목록과 확률
스케일링
리튬이 사라지지 않는 이유
앞으로 나아갈 길은 있지만 지름길은 아니다

 

Clean Energy Associates(CEA)의 Anh Vu는 리튬 이온 전지의 대체 기술이 당장 기존 기술을 대체할 가능성은 낮다고 썼습니다.

이는 4월에 CEA 에너지 저장 시장 분석가인 안잘리 조시가 발표한 ' 미국 배터리 기가팩토리, 시장 불확실성 속 지연 및 취소 직면 '에 이은, Clean Energy Associates의 2025년 독점적인 Energy-Storage.news 게스트 블로그 기고에 대한 정기 시리즈의 연장선입니다.

6개월 동안 교체된 배터리 물질에 대한 관심이 사라졌습니다. 도덕적 긴장과 새로운 내용은 배터리 공급망, 특히 중국에서 미국으로 수입되는 리튬철인산(LFP) 셀에 새로운 내용과 비용을 포함했습니다. 실질적으로 많은 개발자들이 기존 옵션을 재평가하고 리튬에 의존하지 않는 기술을 믿고 있습니다.

제한적인 위치, 유동 위치, 그리고 새로운 화학 물질이 접근하도록 접근할 수 있습니다. 하지만 기대감을 가지고 있다고 생각합니다. 관심을 집중시키고 수자원을 연구하는 연구에도 불구하고, 단기적으로 배치 가능한 에너지 저장 범위에서 리튬 이온 배터리를 대체할 수 있는 대체 화학 물질은 없습니다.

 

리튬이 지배적인 이유

 

리튬 이온이 표준으로 중요한 유지되는 이유를 이해하기 위해 에너지 검토와 힘쓰기라는 두 가지 성능 요소를 고려하는 것이 중요합니다.

에너지는 배터리를 측정하기 위해 무게를 측정합니다. 담당하는 에너지가 어떻게 빨리 전달될 수 있는지 확인합니다. 리튬 이온 배터리, 특히 LFP는 이 두 가지 측면에서 반대되는 경우가 있습니다.

이러한 균형 리튬 배터리의 장점이 결합되어, 리튬 이온 배터리는 그리드 크기 에너지 저장의 기본적으로 선택적으로 자리매김 되었습니다. 전기차(EV)와 관련제품 시장의 성장으로 인해 발생하는 이야기는 리튬 이온히 배터리의 부품을 더욱 공고하게 하는 데 기여했습니다. 제조업체들은 이제 첨가제부터 열관리까지 리튬 이온 시스템을 후속하는 데년의 조정 환경을 유지하고 있습니다.

현재 진행 중인 대부분의 혁신은 리튬 이온 배터리를 폐기하는 것이 아니라, 새로운 셀 형태, 집중적으로, 더 높은 에너지를 갖고 있고, 더 빠른 충전 기능을 통해 리튬 이온 배터리의 성능을 더욱 향상시키는 데 집중하고 있습니다. 이러한 개선은 신뢰할 수 있고 잘 구축된 공급망과 서비스를 기반으로 할 수 있습니다.

 

목록과 확률

 

대체 화학은 새로운 개념이 아닙니다. 지난 15년 동안 수많은 기술이 리튬 이온 배터리의 장점인 생활 생활, 비용, 제조 크기, 환경 영향, 그리고 전력 및 에너지 활용을 개선할 것을 기대했습니다. 이러한 기술에는 첨단 기술, 수계 시스템, 플라이휠, 압축 공기 전지, 액체 금속 전지 등이 포함됩니다.

상용화된 에너지 저장 기술은 거의 없습니다. 양수 수력 발전, 압축 공기 전지, 유동 전지 등이 그 예입니다. 이러한 기술은 에너지 밀도, 제조 가능성, 효율, 유지 보수, 사이클 수명, 비용 등의 한계로 인해 리튬 이온 전지에 비해 뒤처져 있습니다. 이러한 대안의 개선은 리튬 이온 전지보다 근본적으로 그리고 경제적으로 우수한 성능을 입증하기 어렵기 때문에 실험실 연구에만 국한되는 경우가 많습니다.

나트륨 기반 배터리는 현재 논의 중인 가장 진보된 대안 중 하나입니다. 나트륨은 풍부하고 저렴하며, 나트륨 이온 배터리는 언뜻 보기에 리튬 이온 배터리와 유사한 원리로 작동합니다. 하지만 나트륨의 원자 크기가 크기 때문에 전극 설계부터 전해질 조성, 분리막 호환성에 이르기까지 모든 것에 영향을 미치는 기술적 과제가 연쇄적으로 발생합니다.

나트륨 이온만 그런 것은 아닙니다. 아연, 알루미늄, 마그네슘 기반 시스템과 같은 다른 새로운 화학 물질들도 활발히 연구되고 있지만, 각 물질은 낮은 왕복 효율(RTE)부터 높은 분해율까지 다양한 단점을 안고 있습니다.

 

스케일링

 

새로운 화학 물질이 실험실 테스트에서 가능성을 보인다 하더라도, 상용 제품으로 확장하는 것은 길고 불확실한 과정입니다. 저장 장치 개발업체들은 신기술의 소규모 시연, 특히 지역 사회 저장 프로젝트나 공공사업 협동조합과의 시연에 열려 있지만, 이러한 관심이 곧바로 대규모 조달로 이어지는 것은 아닙니다.

특히 공공 서비스 업체들은 신중한 입장을 취하고 있습니다. 모든 신규 시스템은 장기적인 신뢰성, 안전성, 그리고 비용 효율성을 입증해야 합니다. 이러한 특성은 일반적으로 수년간의 현장 구축과 상세한 성능 데이터를 통해 시간이 지남에 따라 입증될 수 있습니다.

배터리 시스템의 초기 비용 외에도, 공공 서비스 제공업체와 개발업체는 성능 저하, 보조 부하, 시간 경과에 따른 효율 저하를 포함한 수명 주기 비용을 면밀히 검토합니다. 리튬 이온 시스템은 이러한 측면에서 잘 알려져 있지만, 최신 화학 물질은 그렇지 않습니다.

새 배터리가 모든 성능 요건을 충족하더라도, 제조 장벽을 극복해야 합니다. 공급망을 확장하고, 생산 시설을 확충하고, 대량 생산 시 품질 관리를 달성하는 데는 수년이 걸릴 수 있습니다.

 

리튬이 사라지지 않는 이유

 

실제로 리튬 이온 배터리의 우세는 자기 강화적입니다. 개발자들은 저장 시스템에 대해 20년 계약을 체결하며, 리튬 배터리의 실적은 리튬 배터리를 가장 수익성이 높은 옵션으로 만듭니다. 시스템 소유주들은 프로젝트 수명 중반에 배터리 모듈을 교체하거나 추가하는 보강을 계획하며, 단일 시스템 내에서 화학 물질을 혼합하는 모험을 하는 사람은 거의 없습니다.

대체 화학 분야에 적극적으로 투자하는 기업들조차도 리튬 이온 배터리를 계속해서 사용하는 경우가 많습니다. 이는 신기술에 대한 자신감 부족이 아니라, 현재 시장 상황을 인지하고 있기 때문입니다.

역사가 보여주듯이 리튬 이온 배터리 자체가 성숙하는 데는 수십 년이 걸렸습니다. 가전제품에서의 초기 사용부터 전기 자동차와 그리드 저장 장치로의 발전에 이르기까지, 이 기술은 벤치탑 실험에서 킬로와트급 파일럿 테스트, 그리고 본격적인 생산에 이르기까지 단계적으로 발전했습니다. 대체 화학 물질 또한 이와 유사한 과정을 거칠 것으로 예상됩니다.

 

앞으로 나아갈 길은 있지만 지름길은 아니다

 

미래는 리튬만으로 이루어지지는 않을 것입니다. 장기 에너지 저장(LDES), 혹독한 기후 조건, 또는 국내 공급망 정비와 같은 특정 분야에서는 새로운 화학 물질이 결국 실질적인 이점을 제공할 수 있습니다. 일부 화학 물질은 이미 초기 틈새시장을 개척하고 있습니다.

하지만 이러한 성과는 천천히 나타날 것입니다. 향후 몇 년 동안 개발자들은 여전히 ​​프로젝트를 완료해야 합니다. 즉, 기술적으로 성숙하고, 상업적으로 실행 가능하며, 현재 안정적으로 이용 가능한 범위 내에서 작업해야 한다는 것을 의미합니다.

그렇다고 가만히 멈춰 서 있어야 한다는 뜻은 아닙니다. 개발자는 새로운 기술을 지속적으로 평가하고, 시범 배포를 모니터링하며, 더욱 다양한 미래를 계획할 수 있으며, 또 그래야 합니다.

한편, 현재 시장에서 성공하려면 유연성, 창의성, 그리고 리튬에 대한 변화하는 공급 위험과 조달 과제를 헤쳐나가는 데 도움을 줄 수 있는 파트너의 지원이 필요합니다.

 

About the Author

Anh Vu 는 Clean Energy Associates(CEA)의 수석 에너지 저장 엔지니어입니다. CEA는 북미에 본사를 둔 태양광 PV, 친환경 수소, 배터리 저장 분야의 청정 에너지 자문 회사로, 미국 덴버와 중국 상하이에 사무실을 두고 있으며, 가치 사슬 전반에 걸쳐 활동하고 있습니다. 

 

선진상사는
사업장 비배출 시설계 폐기물 관련 허가업체로서
ESS 배터리 매입, ESS 배터리 수거, ESS 배터리 장비를 철거합니다.

​또한 리튬 이온 배터리 (Li-ion battery), 전기차 배터리 및 2차 폐축전지 , 2차 전지, 골프카 배터리, 전동공구 배터리, 전동보드 배터리, 전기자전거 배터리, 인산철 배터리 등 수거 전문처리 업체입니다.

​​대학교, 관공서, 병원, 호텔, 군부대, 항공사,국내 외 전기차 관련기업, 발전소 등의 ESS 배터리, 리튬 이온 배터리, 전기차 폐배터리와 2차 폐축전지, ESS, UPS 배터리 매입 수거까지 숙련된 기술과 합리적 가격, 정직함으로 진행합니다.

​* ESS 배터리 ( Energy Storage System , 에너지 저장장치)
* UPS 배터리 (Uninterruptible Power Supply , 무정전 전원 공급 장치)

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