(K배터리 세계 제패 박차)③'초격차 기술'이 경쟁력…스펙 제고 집중

삼성SDI, 니켈 함량 88% 이상 젠5 배터리 지난달 양산 시작LG엔솔, 업계 최초 NCMA 배터리 생산 예정…SK온 NCM9도 연내 생산"차세대 경쟁력은 안전성 확보"…양극재 포함 핵심 소재 기술력 높여야

[뉴스토마토 백주아 기자] 국내 배터리 3사가 니켈 함량을 높인 하이니켈 배터리 양산에 본격 돌입했다. 주력의 삼원계 리튬이온 배터리 성능을 강화해 다양한 완성차 업체들의 보급·고급형 전기차 채택 비중을 확대하기 위해서다. 전문가들은 배터리 경쟁력이 초격차 기술 확보에 달린 만큼 안전한 배터리 개발에 집중해야 한다고 지적한다. 

 

26일 업계에 따르면 LG에너지솔루션과 삼성SDI, SK온 등 K-배터리 3사는 하이니켈 배터리 양산에 돌입했다. 국내 배터리 3사는 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn) 또는 알루미늄(Al)을 기반으로 한 삼원계(NCM 또는 NCA) 배터리를 주력으로 삼고 있다. 니켈 함량을 높인 하이니켈 배터리는 배터리 용량이 늘어나는 만큼 주행거리를 높일 수 있다. 다만 니켈 비중이 높아질수록 안전성이 떨어지는 만큼 고도의 기술력이 필요하다. 

 

삼성SDI 젠5 배터리. 사진/삼성SDI

 

K-배터리 3사 중 하이니켈 배터리 양산에 가장 먼저 돌입한 회사는 삼성SDI(006400)다. 삼성SDI는 지난 달초부터 니켈 함량 88% 이상의 하이니켈 니켈·코발트·알루미늄(NCA) 기술이 적용된 젠5 배터리 생산에 돌입했다. 기존 니켈 함량 60% 안팎의 니켈·코발트·망간(NCM) 양극재 대신 NCA 양극재를 넣어 배터리 용량을 극대화한 것이다. 젠5는 알루미늄 소재와 특수 코팅 기술이 더해지면서 배터리 열화를 최소화해 주행거리와 안전성을 동시에 잡았다는 특징이 있다. BMW는 내달 삼성SDI의 젠5가 탑재된 전기차 모델을 출시한다. 

 

현재 삼성SDI는 양극 니켈 함량을 90% 이상 극대화 한 울트라 하이니켈 젠6(Gen.6) 배터리 개발에 집중하고 있다. 양극의 니켈 함량이 90% 중반이면 중대형 전지 중 에너지밀도가 가장 높아 '궁극의 양극재'로 꼽힌다. 차세대 배터리인 전고체 전지는 오는 2027년 이후 양산을 목표로 하고 있다. 

 

국내 1위 LG에너지솔루션(분사 전 LG화학(051910))은 업계 최초로 삼원계에 알루미늄을 첨가한 4원계(NCMA) 배터리를 생산할 예정이다. 연내 양산에 돌입해 내년 초 제너럴모터스(GM)에 공급한다. 하이니켈 NCMA 배터리는 니켈 함량을 89~90%까지 높이는 대신 가격이 비싼 코발트는 5%이하로 줄여 성능과 가격경쟁력을 동시에 높인 배터리다. 이 외에도 LG엔솔은 고에너지 밀도의 경량 리튬황 전지와 안전성 향상을 위한 전고체 전지 등을 개발 중이다. 

 

SK온(분사 전 SK이노베이션(096770))도 연내 니켈 함량을 약 90% 수준으로 끌어올린 NCM9 배터리 양산에 들어갈 계획이다. 출시될 배터리는 내년 출시하는 포드 대표 전기트럭 F-150 라이트닝에 탑재된다. SK온은 에코프로비엠(247540)과 협력을 통해 지난 2019년 세계 최초로 NCM9 배터리 개발에 성공했다. 이 외에도 에너지 밀도와 화재 안전성이 우수한 리튬메탈 전고체 배터리를 개발 중이다.

 

이차전지 전문가들은 차세대 전지의 경쟁력은 안전성을 확보하는 것이 관건이라고 지적한다. 무리하게 에너지용량을 높일 경우 화재 위험도 동시에 올라가기 때문이다.  

 

박철완 서정대 자동차학과 교수는 “고에너지 밀도에 더해 고출력 특성이 좋은 단전지 기술은 가혹 조건에서의 열화 때 안전성 문제가 없어야 한다"면서 "특히 울트라 하이니켈의 다원계 양극활물질 채용 때는 코어셀 구조 최적화와 전해질 첨가제 기술력으로 승부가 날 것"이라고 조언했다. 양극재 기술 뿐만 아니라 나머지 핵심 소재 기술력도 높여야 한다는 지적이다. 

 

백주아 기자 [e-mail]

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