전기차 배터리 3대 핵심 유형: 화학·물리·생물 전지 비교

전기차의 동력원으로서 배터리는 항상 많은 차량 기업의 관심사이자, 때로는 전기차의 병목이기도 합니다. 따라서 전기차 구매 전에 자동차 배터리에 대해 아는 것이 중요합니다.

전기차용 자동차 배터리 종류

일반적으로 자동차 배터리는 3가지 유형이 있습니다: 화학 전지, 물리 전지, 생물 전지. 이 중 화학 전지(Ni-MH, 리튬이온, 리튬폴리머, 연료전지 등)가 전기차 산업에서 가장 넓은 시장 점유율을 차지합니다.

이 글에서는 시장에서 흔히 볼 수 있는 배터리에 초점을 맞춰 그 특징과 기능을 명확히 하여 더 나은 이해를 돕겠습니다.

1. 리튬 전지: 더 안전한 선택

1970년 탄생한 리튬 전지는 높은 에너지 밀도와 긴 사이클 수명으로 시장에서 제 몫을 차지하고 있습니다. 현재 전기차용으로 가장 널리 사용되는 배터리 중 하나입니다. 구체적으로 리튬 인산철 전지와 삼원 리튬 전지 두 가지 주요 유형이 있는데, 특징과 기능 면에서 꽤 다릅니다. 분석해 보겠습니다.

1) 리튬 인산철 전지(LFP)

BYD와 다임러 AG가 개발한 전기차 덴자(Denza)는 리튬 인산철 전지를 사용합니다. 리튬 망간산 전지, 리튬 코발트산 전지 같은 다른 리튬 전지에 비해 뛰어난 열 안정성과 높은 에너지 밀도로 배터리 안전성 순위에서 상위를 차지하며, 주요 자동차 배터리 유형 중 하나가 되었습니다.

2) 삼원 리튬 전지(NCM/NCA)

리튬 인산철 전지에 비해 삼원 리튬 전지는 에너지 밀도 면에서 훨씬 높아 1회 충전 시 더 긴 주행거리를 확보합니다.

그러나 엔진 온도가 250~300도까지 오르면 스스로 분해되므로 배터리 관리 시스템(BMS)에 매우 높은 기준이 요구됩니다. 즉, 각 배터리에 안전장치가 필요합니다. 또한 자동차를 구동하려면 7,000개 이상의 18650 삼원 리튬 전지가 필요해 BMS 관리가 더 어렵습니다. 그래서 현재 시장에서 삼원 리튬 전지를 사용하는 곳은 테슬라뿐입니다.

2. 니켈-수소 전지(NiMH 또는 Ni-MH)

리튬 전지와 마찬가지로 NiMH 전지도 배터리 관리 시스템이 필요하지만, 충방전 관리에 더 초점을 맞춥니다.

NiMH 전지는 충방전 시 배터리 저장 용량을 잃습니다. 과충전이나 과방전 시 배터리 용량이 직격탄을 맞습니다. 따라서 전기차 제조사들은 NiMH 배터리 관리 시스템에 충방전 범위를 설정하여 배터리가 너무 빨리 닳지 않게 방지합니다.

3. 연료 전지: 미래 전기차의 최적 배터리일지도

기술적으로 연료 전지는 실제 '배터리' 유형이 아니라 대규모 발전 시스템에 가깝습니다. 높은 에너지 변환 효율, 거의 제로 공해, 긴 수명, 안정적 작동 덕분에 업계에서 미래 전기차 에너지원으로 가장 유망하게 여겨집니다.

연료 전지 작동 원리를 더 잘 이해하려면 그것이 무엇인지부터 시작해 봅시다. 간단히 말해, 연료 전지는 수소 연료가 산소나 다른 산화제와 전기화학적 반응을 통해 화학 에너지를 전기로 변환합니다.

이론적으로 연료 전지에 사용할 수 있는 연료 종류는 많습니다. 하지만 화학 에너지를 전기로 변환하려면 산화제의 수소와 산소가 필요합니다. 그래서 수소 연료 전지가 현재 연료 전지 연구의 핵심입니다.

이상이 시장에서 가장 널리 보거나 사용하는 3가지 자동차 배터리 유형입니다. 배터리에 대해 더 알고 싶으시면 연락 주시거나 댓글 남겨 주세요. 기꺼이 답변드리겠습니다.