2022년 이후 니켈, 코발트, 망간, 알루미늄 사용하는 4성분계 대세 될 듯
배터리 업계가 전기차 주행거리를 늘리기 위한 차세대 배터리용 양극재 개발 로드맵을 속속 발표하고 개발 경쟁에 돌입했다. 업체마다 주력하는 양극재 기술에 차이가 있지만 2022년 이후에는 니켈, 코발트, 망간, 알루미늄을 사용하는 4성분계 양극재가 대세가 될 것으로 보인다.
3일 업계에 따르면 LG화학과 SK이노베이션은 NCM(니켈·코발트·망간) 양극재를, 삼성SDI는 NCA(니켈·코발트·알루미늄) 양극재를 현재 고성능 전기차용 배터리에 주력으로 사용하고 있다. 모두 세 가지 물질을 섞어 만드는 삼원계 양극재다.
LG화학은 최근 1분기 실적발표 콘퍼런스콜에서 전기차용으로 현재 NCM 622(니켈·코발트·망간 비중이 6대2대2인 양극재)를 양산 중이며, 2년 후 NCM 712(니켈·코발트·망간 비중이 7대1대2인 양극재)를 상용화하겠다고 밝혔다. 2022년 이후에는 니켈 비중이 90% 가까이 되는 4성분계(NCMA) 양극재를 양산 공급하겠다는 계획도 발표했다.
강창범 LG화학 전지부문 경영전략담당 상무는 “현재 NCM 811(니켈·코발트·망간 비율이 각각 8대1대1인 양극재)을 적용한 배터리는 전기버스용으로 양산 중”이라면서 “3세대 전기차용 배터리는 에너지 밀도를 높이고 비용은 낮추면서 충전 성능을 높이기 위해 니켈 비중을 높이고 코발트 함량을 줄이는 방향으로 개발하고 있다”고 말했다.
SK이노베이션은 전기차용으로 NCM 811 양극재가 적용된 배터리를 세계 최초로 양산해 완성차 업체에 공급할 예정이다. 지난해 NCM 811 배터리 개발을 공식화한 데 이어 최근 오는 8월 전기차용 NCM 811 배터리 양산을 앞두고 있다. NCM 811 배터리는 에너지 밀도를 늘리는데 가장 큰 영향을 미치는 니켈 함량이 현재의 60%에서 80%로 높아지는 것이 특징이다.
삼성SDI는 NCM이 아닌 또 다른 삼원계 양극재인 NCA에 집중하고 있다. NCA는 니켈, 코발트에 알루미늄을 넣어 산화시킨 양극재다. 망간을 사용해 수명 특성을 높인 NCM 양극재 대비 수명은 짧지만 동일한 부피에 전극 밀도를 높이고 고출력을 내는 데 유리하다. 삼성SDI는 니켈 함량을 90% 이상으로 늘려 에너지 밀도를 높인 NCA 양극재 배터리를 개발하고 있다.
궁극적으로는 NCM과 NCA 모두 NCMA 형태의 4성분계 양극재로 발전할 것으로 전망된다. 업계 관계자는 “NCA의 경우 니켈 함량이 90% 이상 높아지면 안정성을 높이기 위해 망간을 첨가해 NCAM 형태로 발전하고, NCM 양극재는 출력 특성을 향상시키기 위해 알루미늄을 첨가하는 형태로 발전할 것”이라면서 “어떤 양극재가 향후 대세가 될 것인가에 대한 설왕설래가 있지만 2023년 이후에는 비슷한 형태로 만나게 될 것”이라고 전망했다.
정현정 배터리/부품 전문기자 iam@etnews.com
