1. 낮은 리튬 이온 이동 속도 (내부 저항 급증)
배터리는 내부의 리튬 이온이 양극과 음극을 오가며 전기를 만들어냅니다.
LFP 배터리는 구조적으로 NCM 배터리에 비해 리튬 이온이 이동하는 통로가 좁고 전도성이 낮습니다.
기온이 영하로 떨어지면 배터리 내부의 액체 전해질이 끈적끈적하게 굳어지는데, 원래도 이동이 둔했던 LFP 내부의 리튬 이온들은 이 진해진 전해질을 뚫지 못하고 발이 묶이게 됩니다. 이로 인해 내부 저항이 급격히 증가하면서 배터리 출력이 뚝 떨어집니다.
2. 급격한 전압 강하 (배터리 잔량 예측 오류)
LFP 배터리의 가장 큰 고유 특성 중 하나는 배터리가 100%일 때나 20%일 때나 전압이 일정하게 유지되는 '평탄한 전압 구간'을 가졌다는 점입니다.
상온에서는 이것이 장점이지만, 겨울철에는 전압이 아래로 뚝 떨어지는 현상(전압 강하)이 발생합니다.
차량의 컴퓨터(BMS)는 전압을 보고 배터리 잔량을 예측하는데, 겨울철 추위로 전압이 갑자기 낮아지면 시스템이 "배터리가 실제 남은 양보다 훨씬 적게 남았다"고 오인하여 주행 가능 거리를 순식간에 깎아버리거나 급격한 방전 상태로 인지하게 됩니다.
3. 배터리 히터 가열에 따른 전력 소모 (에너지 악순환)
LFP 배터리는 위의 두 가지 약점 때문에 겨울철에 제 성능을 내려면 배터리 팩의 온도를 강제로 올려주는 ‘배터리 히팅 시스템’을 더 강하게, 더 오래 돌려야 합니다.
추운 겨울날 시동을 걸면 배터리 스스로를 따뜻하게 데우는 데 막대한 전력이 소모됩니다.
게다가 겨울철 히터(실내 난방) 역시 배터리 전력을 사용하므로, LFP 배터리는 [추위로 인한 배터리 자체 효율 저하 + 배터리 보온용 전력 소모 + 실내 난방 전력 소모]라는 삼중고를 겪으며 주행거리가 낭떠러지처럼 떨어지게 됩니다.