테슬라, 코발트를 첨가하지 않은 배터리 사용을 목표

테슬라가 최근 발표한 2019 임팩트 리포트(Impact Report 2019)에서 전기차용 배터리의 원료인 코발트를 자사의 배터리 셀(Battery Cell)에는 궁극적으로 사용하지 않는 목표라고 발표했습니다. 

 

테슬라는 현재 니켈이 첨가량이 높은 NCA(Nickel-Cobalt-Aluminum) 양극재를 사용하고 있는데 여기에는 코발트 함량이 5% 이하에 불과합니다.

 

중국에서는 일부 모델에 대해 코발트가 전혀 포함되어 있지 않은 LFP(리튬인산철, Lithium Iron Phosphate)  타입의 양극재를 사용하고 있습니다. LFP는 전기 에너지 밀도가 높지는 않지만 화재 등 안정성이 높고 제조 비용이 저렴한 것이 특징입니다. 중국에서 LFP 배터리가 많이 사용되고 있는데 주로 버스 및 트럭과 같은 상용 전기차용에 쓰입니다. LFP를 양극재로 사용한다면 충분한 전기 에너지를 모으기 위해 부피가 커질 수밖에 없어서 배터리 설치 공간이 제약되어 있는 승용 전기차에는 거의 사용되고 있지 않습니다.

 

코발트 사용을 최소화 하려는 배경에는 코발트 가격이 한때 톤당 10만불 이상으로 치솟았던 적이 있을 만큼 공급이 원활하지 않다는데 있습니다. 코발트가 주로 생산되는 지역은 아프리카의 DR콩고인데 광산 채굴 과정에서 아동착취 등 인권 문제가 많습니다. 더불어 산지가 다양하지 않고 글렌코어와 같은 자원 대기업들이 독과점적 공급을 하고 있어 수요가 공급보다 많아지면 가격이 급등하는 등 제조사 입장에서는 변동성이 높은 물질이라고 할 수 있겠습니다. 

 

리튬 이온 배터리 구성 물질 함량 비중  (보라색 망간, 초록색 니켈, 노란색 코발트, 파란색 알루미늄)

 

테슬라는 중국 내수 생산을 위해 CATL이라는 중국 배터리 없체를 통해 LFP 타입의 배터리 셀을 공급 받을 예정입니다. 테슬라는 중국에 모델3를 생산할 계획인데 주행거리를 다소 희생하더라도 출시 가격을 낮추기 위해 LFP 타입의 배터리를 채용할 계획입니다.

 

테슬라와 CATL은 차세대 배터기 기술 개발을 위해 협업을 검토하고 있습니다. 테슬라의 궁극적 목표는 모든 전기차 라인업에 코발트 프리 배터리(Cobalt Free battery)를 적용한다는 것입니다. 아직 LFP를 기반으로한 리튬 배터리가 될지 아니면 테슬라가 중국을 제외한 글로벌 시장에서 주력으로 사용하고 있는 NCA 타입의 배터리를 기반으로 해서 개발할지는 아직 정해져 있지 않은 것 같습니다.

 

가솔린, 디젤 등을 연료로 사용하고 있는 내연 자동차와 전기차의 총 소유 비용이 같아지게 되는 때가 배터리 팩의 가격이 kWh당 100불 이하가 되는 시점이라고 합니다. 블룸버그 NEF 자료에 따르면 2019년 기준 배터리팩의 단가는 153불까지 떨어졌습니다. 이런 추세가 유지된다면 2023~2025년 사이에는 배터리팩 단가가 100불대로 떨어질 것으로 전망됩니다. 

 

분명 코발트를 적게 사용할 수록 전기차 보급의 기폭제가될 배터리 단가가 낮아질 가능성이 높아질 것이므로 테슬라를 비롯한 많은 전기차 배터리 메이커들이 코발트를 사용하지 않는 방향으로 기술 개발에 박차를 가할 것이라고 할 수 있겠습니다.

 

 

 

리튬이온 배터리 가격(달러/kWh), 출처 Ars Technica, 블룸버그 NEF