1952년부터 원료의약품(API), 염료 및 특수 화학 물질을 제조해 온 맥센 랩스(Macsen Labs)가 고성능 프러시안 화이트(Prussian White)의 성공적인 R&D 규모 합성을 통해 나트륨 이온 배터리 기술 분야에서 중대한 돌파구를 마련했다고 발표했다. 프러시안 화이트는 차세대 나트륨 이온 배터리용 양극재로, 맥센 랩스는 독자적인 합성 공정에 대한 임시 특허를 출원했다. 이 소재는 이미 당사의 전기화학 및 배터리 R&D 시설에서 배터리 사용을 위한 최적화를 거쳤으며, 유망한 성능을 입증함에 따라 파일럿 생산 단계로의 진입을 앞두고 있다.
아찰 아그라왈(Achal Agrawal) 맥센 랩스 최고경영자(CEO) 겸 프로젝트 책임연구원은 "제약 회사였던 우리가 에너지 저장 분야에 진입한 데에는 흥미로운 이야기가 있다"며, "방사능 중독 치료제인 프러시안 블루(Prussian Blue)를 개발하던 중 그 유도체인 프러시안 화이트가 나트륨이온 배터리용 양극재로 주목받고 있다는 사실을 접했고, 호기심에서 시작된 탐구가 지금까지 이어졌다"라고 설명했다.
정확히 1년 전, 전기화학에 대한 경험이 전무했던 맥센 연구팀은 전문 장비도 없이 일반 화학 R&D 실험실에서 기본 파우치 셀을 제작했다. 아그라왈 CEO는 "글러브박스도, 코터(coater)도, 캘린더링 머신도 없이, 오직 실험실 경험과 합성된 재료만 있었다"라며 "그 작은 셀이 LED 전구를 밝히는 순간, 이 기술이 가치 있다는 것을 직감했다. 그 불꽃을 시작으로 본격적인 전기화학 실험실을 설립하게 됐다"라고 당시를 회상했다.
현재 맥센의 배터리 R&D 시설에는 불활성 분위기 하에서의 작업을 위한 아르곤 충전 글러브박스를 포함해, 코인형 및 파우치형 셀 제작 스테이션, 전극 코터, 크림퍼(crimper), 진공 건조기, 사이클러, 포텐시오스탯과 같은 전기화학 분석 장비까지 두루 갖추고 있다. 이러한 인프라를 통해 맥센은 자체 합성 소재를 바탕으로 배터리 셀을 빠르게 시제품화하고 테스트할 수 있어, 개발 시간을 극적으로 단축하고 있다.
맥센은 이미 파일럿 규모의 화학 합성 시설을 운영 중이며, 이 시설을 활용해 킬로그램 규모로 프러시안 화이트를 생산하고 있다. 작년에 수행된 수많은 실험을 통해 연구팀은 프러시안 화이트 화학에 대한 숙련도를 높였으며, 현재까지 생산된 변형 물질 중 가장 우수한 품질을 달성한 것으로 평가된다.
맥센은 독자적인 공정을 통해 그램당 150mAh 이상의 에너지 밀도를 확보했으며, 이는 리튬인산철(LFP)과 비슷한 수준이다. 이 소재는 개방형 결정 구조로 안정성이 뛰어나, 나트륨 이온의 이동이 빠르며 기존 리튬이온 배터리 제조 인프라와도 호환된다는 강점을 가진다.
아그라왈 CEO는 "성능 면에서는 리튬인산철(LFP)과 동등한 수준이지만, 나트륨과 철처럼 풍부하고 저비용의 원료로 제조할 수 있다"며 "이러한 원소들은 쉽게 구할 수 있고, 가격이 저렴하며, 지정학적 제약에서 자유롭다"라고 설명했다.
이 프로젝트는 원래 맥센 랩스에서 시작됐으나, 현재는 에너지 저장 혁신 및 확장에 전념할 '맥센 에너지(Macsen Energy)'라는 별도의 법인으로 설립되어 추진되고 있다.
아그라왈 CEO는 "나트륨 이온 배터리의 진정한 잠재력은 단순히 전기차에만 있지 않다"라며 "태양광과 풍력 같은 재생 에너지를 저장하고 관리하는 고정형 에너지 저장 시스템에 있다. 인도의 대규모 에너지 전환이 바로 이 분야에서 이뤄질 것"이라고 덧붙였다.
맥센의 현재 나트륨-이온 배터리 기술은 프러시안 화이트를 양극재로, 하드 카본을 음극재로 사용하여 그리드 및 태양광용 배터리 에너지 저장 시스템(BESS), 가정용 백업 및 인버터 시스템, 단거리 전기차(EV), 자동 인력거, 이륜차, 도시 버스, 농촌 마이크로그리드 및 에너지 액세스 솔루션과 같은 다양한 분야에 응용할 수 있다.
맥센 랩스는 이제 사이클 수명, 에너지 밀도, 충•방전 속도를 개선하고, 전해질-첨가제 시스템을 최적화할 뿐만 아니라 배터리 셀의 다른 부품 비용 절감에도 주력하고 있다. 특히, 대규모 고정형 에너지 저장 장치를 위해 저비용 배터리 재료, 부품, 제조 공정을 혁신적으로 결합해 경제적인 폼팩터를 개발을 목표로 정진하고 있다. 나트륨 이온 기술의 본질적인 비용 이점 중 하나는 음극 집전체로 구리 대신 알루미늄을 사용한다는 점이며 이를 통해 비용을 더욱 절감할 수 있다.
맥센은 상업용 대형 셀에서 프러시안 화이트의 성능을 입증하기 위해 파일럿 규모의 셀 제작 라인을 구축 중이다. 회사는 이미 이를 위한 장비를 확보하고 있으며, 2026년 초까지 파일럿 규모 생산 시설을 가동하는 것을 목표로 하고 있다.
아그라왈 CEO는 "우리는 인도의 새로운 에너지 미래를 만들기 위해 노력하고 있다"면서 "나트륨 이온 배터리는 인도가 진정으로 자생적이고 확장 가능하며 저렴한 에너지 저장 생태계를 구축할 기회"라고 강조했다.
