태양광 발전으로 생산된 에너지를 저장했다가 필요할 때 사용하기 위해서는, 배터리나 슈퍼콘덴서와 같이 전기를 저장할 수 있는 에너지 저장장치를 사용하게 됩니다.

본 사이트에서는 소형 에너지 저장장치(Small Energy Storage System, SESS)를 구축하기에 적합한 배터리에 대해서 정보와 최근 개발 중인 배터리 기술에 대해 알아보겠습니다.

현재 사용되는 배터리 유형

리튬 이온 배터리(Lithium-ion Battery)

  1. 리튬 코발트 산화물(LiCoO₂, LCO): 리튬 이온 배터리
  • 특징: 높은 에너지 밀도, 안정적인 성능.
  • 단점: 고온에서 불안정, 상대적으로 높은 비용.
  • 용도: 스마트폰, 노트북, 카메라 등.
  1. 리튬 망간 산화물(LiMn₂O₄, LMO):
  • 특징: 높은 안전성, 저렴한 비용.
  • 단점: 상대적으로 낮은 에너지 밀도, 수명 짧음.
  • 용도: 전동 공구, 전기 자전거, 하이브리드 자동차 등.
  1. 리튬 철 인산염(LiFePO₄, LFP): 리튬 인산철 배터리
  • 특징: 높은 안전성, 긴 수명, 안정적인 열적 성능.
  • 단점: 낮은 에너지 밀도.
  • 용도: 전기 자동차, 에너지 저장 시스템, 전동 공구 등.
  1. 리튬 니켈 코발트 알루미늄 산화물(LiNiCoAlO₂, NCA):
  • 특징: 매우 높은 에너지 밀도, 긴 수명.
  • 단점: 고비용, 니켈과 코발트의 공급 문제.
  • 용도: 전기 자동차, 의료 기기 등.
  1. 리튬 니켈 망간 코발트 산화물(LiNiMnCoO₂, NMC):
  • 특징: 에너지 밀도와 안정성의 균형, 비교적 저렴한 비용.
  • 단점: 코발트의 공급 문제.
  • 용도: 전기 자동차, 에너지 저장 시스템, 휴대용 전자 기기 등.

1. 리튬 폴리머 배터리(Lithium Polymer Battery)

  • 특징: 다양한 형상으로 제작 가능, 가볍고 유연함, 높은 에너지 밀도.
  • 단점: 상대적으로 높은 비용.
  • 용도: 드론, 웨어러블 기기, 스마트폰, 노트북 등.
  1. 니켈-메탈 하이브리드(NiMH) 배터리:
  • 장점: 안전성이 높고, 가격이 비교적 저렴.
  • 단점: 에너지 밀도가 낮음.
  • 사용처: 하이브리드 자동차, 일부 가전 제품 등.
  1. 납산 배터리(Lead-acid Battery):
  • 장점: 가격이 매우 저렴, 높은 출력.
  • 단점: 무겁고, 에너지 밀도가 낮음.
  • 사용처: 자동차 시동용 배터리, 비상 전원 공급 장치 등.

새롭게 개발되고 있는 배터리 기술

새롭게 개발되고 있는 배터리 중에서 특히 유망한 배터리 몇 가지를 소개합니다. 이 배터리들은 에너지 저장 성능, 안전성, 비용 효율성 등 여러 면에서 기존 기술을 뛰어넘는 가능성을 보여주고 있습니다.

1. 고체 전해질 배터리(Solid-State Battery)

  • 특징: 액체 전해질 대신 고체 전해질을 사용하여 안정성과 에너지 밀도를 높임.
  • 장점: 폭발 위험이 적고, 더 높은 에너지 밀도, 더 긴 수명.
  • 개발 상황: 여러 기업과 연구기관에서 활발히 연구 중이며, 상용화를 목표로 하고 있음. Toyota, BMW, Solid Power 등이 주요 개발자.
  • 용도: 전기 자동차, 에너지 저장 시스템 등.

2. 리튬황 배터리(Lithium-Sulfur Battery)

  • 특징: 황을 음극 재료로 사용하여 높은 에너지 밀도 제공.
  • 장점: 저렴한 원재료, 환경 친화적, 에너지 밀도가 리튬이온 배터리보다 최대 5배 높음.
  • 단점: 충방전 주기가 적어 수명이 짧음.
  • 개발 상황: 문제 해결을 위해 연구 중이며, 일부 연구에서는 충방전 수명을 개선한 결과도 보고됨.
  • 용도: 항공 우주, 전기 자동차 등.

3. 나트륨이온 배터리(Sodium-Ion Battery)

  • 특징: 리튬 대신 나트륨을 사용하여 원재료 비용 절감.
  • 장점: 저렴한 원재료, 환경 친화적, 리튬 자원 고갈 문제 해결.
  • 단점: 에너지 밀도가 리튬이온 배터리보다 낮음.
  • 개발 상황: 상용화 초기 단계로, CATL 등의 기업이 상용 제품을 발표.
  • 용도: 대규모 에너지 저장 시스템, 저가형 전기 자동차 등.

4. 플로우 배터리(Flow Battery)

  • 특징: 액체 전해질을 사용하여 대용량 에너지 저장에 적합.
  • 장점: 긴 수명, 충방전 주기가 무한대에 가까움, 용량 확장이 쉬움.
  • 단점: 소형화가 어려움, 초기 설치 비용이 높음.
  • 개발 상황: 주로 대규모 에너지 저장 시스템에 적용되고 있으며, Redox 플로우 배터리가 대표적.
  • 용도: 대규모 에너지 저장 시스템, 전력망 안정화 등.

5. 퀀텀닷 배터리(Quantum Dot Battery)

  • 특징: 퀀텀닷 기술을 활용하여 높은 에너지 밀도와 빠른 충전 시간 제공.
  • 장점: 높은 효율성, 빠른 충전, 에너지 밀도가 높음.
  • 개발 상황: 아직 연구 단계에 있으며, 상용화를 목표로 연구 중.
  • 용도: 휴대용 전자 기기, 전기 자동차 등.

이들 유망한 배터리 기술들은 각각의 강점과 약점을 가지고 있으며, 다양한 응용 분야에서 기존의 리튬이온 배터리를 대체하거나 보완할 가능성을 가지고 있습니다. 앞으로의 발전과 상용화가 기대되는 분야입니다.