바나듐 이온 배터리(VIB, Vanadium Ion Battery)는 리튬 이온 배터리 기반의 ESS 시스템을 대체하기 위한 배터리 종류 중 하나입니다. 바나듐과 물을 사용해 안전성, 효율이 높기 때문에 리튬 이온 대체재로 언급되고 있습니다.
바나듐 이온 배터리 특징
전 세계 바나듐의 80% 이상은 티타늄과 강철의 합금으로 소비되고 있으며, 가격 또한 변동성이 적어 건축, 의료, 염료 촉매제 등으로 널리 사용되고 있습니다. 배터리 기술에도 이미 적용되어 바나듐 레독스 흐름 전지(VRFB)란 이름으로 개발되어 상용화 되었으며, 바나듐 이온 배터리와는 다른 배터리 기술입니다.
새롭게 개발된 바나듐 이온 배터리는 전해질을 리튬 대신 바나듐을 사용하고 이온이 잘 흐를 수 있도록 해주는 전해액은 물을 사용하는 배터리입니다. 실제로 바나듐 이온 배터리는 2021년 우리나라 스타트업체가 세계최초로 만들었기 때문에 세계적으로 저변확대는 되어 있지 않습니다. 다만 ESS(에너지 저장 장치) 시스템에 국내 상용화를 통해 안전성에 대해서는 입증되었습니다.
원재료인 바나듐은 자연상태에서 금속형태가 아닌 화합물로 존재하기 때문에 분리하기 어려웠으나 기술발전으로 인해 분리가 가능해졌으며, 리튬과는 반대로 원재료 수급과 가격은 안정적입니다.
- 충전과 방전 횟수는 약 8,000회 이상 사용하여도 99% 수준으로 손실이 매우 적습니다. (리튬 이온 500 ~ 1000회, 80~90% 수준)
- 화재 및 폭발 안전성은 제로에 가깝습니다. 실제 전해액을 물을 기반으로 하고 있기 때문에 안전성은 매우 높습니다.
- 리튬 이온 배터리와 같이 쿨링시스템이 필요 없기 때문에 패키징에 유연합니다.
- 배터리 자체가 크고 무겁기 때문에 전기차 충전소 등 고정형 ESS(에너지 저장 장치) 시스템에 어울리며, 현재까지는 소형 전자기기(노트북, 스마트폰) 등에는 어울리지 않습니다.
- 활용분야는 가정용, 산업용 ESS, 전기차 충전소, 전력 ESS 등에 적합할 것으로 보고 있습니다.
- 바나듐 레독스 흐름 전지(VRFB)와는 소재만 똑같을 뿐 구조적으로 다릅니다.
- 원재료인 바나듐은 100% 재사용이 가능한 것으로 보고 되고 있습니다.
즉, 바나듐은 철광석에 함유되어 있기 때문에 특정 정련기술이 필요하고, 특정 지역적 편중되어 있지 않기 때문에 리튬 이온 배터리 기반 ESS의 대체 시스템에 언급되고 있는 배터리 기술입니다.