리튬이온배터리- LFP 배터리와 삼원계 배터리의 장단점, LFP 배터리의 시장성

노트북, 휴대전화, 카메라 등 전자 장치에 널리 사용되는 리튬 이온 배터리는 리튬의 화학적 반응으로 전기를 생산하는 배터리이다. 리튬이온배터리는 양극재, 음극재, 분리막 등으로 구성되는데, 리튬이 들어가는 공간을 양극이라 한다. 리튬은 단독으로 사용하기엔 불안정한 특성이 있어 다른 금속 원소들과 결합한 형태로 존재하게 된다. 그때 니켈·코발트·망간 등 세 가지 물질을 섞어서 양극재를 만들면 삼원계 배터리, 리튬인산철을 쓰면 LFP(리튬인산철 계열) 배터리로 불린다.
 
삼원계 배터리는 LFP에 비해 에너지밀도가 높아 더 진보된 기술로 분류된다. 대표적인 삼원계 배터리로는 ‘NCM’와 ‘NCA’가 있다. NCM은 니켈, 코발트, 망간을 이용하며, NCA는 니켈, 코발트, 알루미늄 조합으로 삼원계를 구성한다. NCM 배터리는 주행거리가 길고 충전 시간이 짧아 현재 전기차용 이차전지로 가장 많이 사용되고 있는 배터리다. NCM 배터리의 주요 기업으로 LG 에너지 솔루션, SK온을 꼽을 수 있고 NCA 배터리의 주요 기업에는 삼성SDI, 파나소닉이 있다. LFP 주요 기업에는 CATL이 있다.
 
LFP 배터리는 삼원계 배터리가 전기차 시장의 대세로 자리를 잡으며 미국 시장에서 버림받았다. LFP 배터리는 삼원계 배터리와 달리 낮은 에너지 밀도와 무거운 무게로 인해 1회 주행거리가 짧은 단점을 가지고 있기 때문이다. 하지만 최근 비용 문제와 니켈 채굴 과정의 환경 피해 등 삼원계 배터리의 단점이 부각되면서 안정적이고 화재 위험이 적은 LFP 배터리가 주목받고 있다.
 
LFP는 다른 리튬이온전지와 비교 시 발열성이 없어, 가연성 또는 폭발 등을 일으키지 않음으로써 안전성이 탁월하다. 그리고 LFP 핵심 소재인 철은 지구상 풍부한 소재로, 삼원계 배터리에 들어가는 희귀 금속인 코발트의 글로벌 매장량이 약 700만톤, 그중 콩고민주공화국 한 나라에 집중적으로 몰려있는 거에 대비된다. 저렴한 비용, 자연적으로 풍부한 소재, 안전한 특성, 무독성, 우수한 열 안정성, 더 나은 전기 화학적 성능 등의 특징은 LFP 배터리의 장점이다.
 
배터리 시장조사업체 EV볼륨에 따르면 2018년 기준 NCM 배터리의 시장점유율은 62.3%였다. NCA 배터리는 26.6%, LFP 배터리는 7.1%에 불과했지만, 2022년 NCM 배터리는 61.3%, NCA 배터리는 8.5%, LFP 배터리는 27.2%의 점유율을 기록했다. 지난 5년간 삼원계 점유율은 88.9%에서 69.8%로 하락했고, LFP 점유율은 3.8배 상승했다. 이에 국내 기업들도 주력으로 생산해 온 삼원계 배터리만 아니라 가성비 배터리로 불리는 LFP 배터리 생산 준비에 박차를 가하고 있다.


삼원계 배터리와 LFP 배터리 두 배터리는 명확하고 상반된 장단점을 가지고 있다. 그래서 어느 한 배터리가 절대적으로 좋다고 말할 수 없다. 가격 부담이 있으나 가볍고 에너지 밀도가 높은 삼원계 배터리는 가격을 따지지 않는 고급형 라인에서의 수요가 높을 수밖에 없을 것이다. 반면 가격이 저렴하지만 짧은 주행 거리를 가지는 LFP 배터리는 가성비가 중요한 보급형 라인에서 유리할 수밖에 없다.