​[배터리 1위 사수하기] 니켈 비중 높이는 배터리 업계, '빅3' 차세대 배터리 기술 현황

코로나19 사태에 글로벌 전기차 배터리 시장 1위로 도약한 한국 기업은 리더 지위를 유지하기 위해서 차세대 배터리 기술 개발에 매진하고 있다.

25일 업계에 따르면 국내 전기차 배터리 업계는 1회 충전에 800km 주행하는 전고체 배터리, 양극재에 알루미늄을 첨가해 성능을 극대화한 전기차 배터리(NCMA 배터리) 등 기술 개발에 나서고 있다.

업계 1위인 LG화학은 니켈·코발트·망간·알루미늄(NCMA)을 사용한 배터리 양산을 준비하고 있다. NCMA는 희귀광물인 코발트를 덜 쓰고 니켈 함량을 80% 이상으로 높인 배터리다. 여기에 알루미늄을 더해 니켈이 갖고 있는 불안정성을 줄이면서 에너지 밀도를 향상시켰다. 원재료 부담을 낮춰서 전기차 주행거리를 늘려준 것이 핵심이다. 이 배터리는 GM의 차세대 전기차에 공급될 것으로 관측된다.

LG화학이 최근 양산을 시작한 NCM712(니켈·코발트·망간 비중 7:1:2)도 중국 업체에 비해 안정적이고 배터리 효율이 높은 것으로 평가받고 있다. 이에 LG화학은 NCM712와 NCMA 등 배터리를 통해 시장을 주도해나간다는 구상이다.

LG화학은 이와 더불어 장수명(Long-Life) 배터리와 리튬-황 배터리 등 차세대 배터리 개발에도 집중하는 것으로 알려졌다.
 

메리 바라 GM 회장(좌)과 신학철 LG화학 부회장이 전기차 배터리 합작사 설립 계약 체결 후 악수하고 있다[사진=LG화학 제공]

삼성 SDI는 배터리 성능향상을 위한 연구개발에 집중하고 있다. 그동안 소형배터리 양극재는 NCA, 중대형은 NCM 으로 투트랙 전략을 취했지만, 내년 출시될 5세대 전기차 배터리에는 하이니켈 기술을 접목한 NCA기술이 채택된다. 니켈함량은 88퍼센트 이상이다. 이를 통해 한번 충전에 600km 이상 주행할 수 있는 전기차가 나올 전망이다.

2025년 이후를 겨냥한 차세대 전고체 배터리 개발에도 박차를 가하고 있다. 전고체 배터리는 기존 리튬이온배터리의 양극과 음극 사이를 채우는 액체 전해질 및 분리막을 고체 전해질로 대체해 안전성과 에너지 밀도 등을 개선한 배터리다. 같은 부피의 기존 배터리보다 용량이 크기 때문에 전기차 주행거리 확대, 자율주행차 시스템 운영 등에 적합하다. 삼성SDI는 전고체 배터리 양산을 앞당기기 위해 소재 및 공정 혁신도 진행하고 있다.

현재 전고체 배터리 양산은 삼성SDI 외에 일본 도요타 독일 폭스바겐과 BMW 등이 준비 중이다.

SK이노베이션은 니켈·코발트·망간 비율을 각각 90%, 5%, 5%를 쓰는 NCM9반반(9½½) 배터리 양산을 준비 중이다. 니켈 비중을 높여 주행거리를 끌어올리고, 코발트 사용량을 줄여 제조단가를 낮췄다. SK이노베이션은 이 배터리를 2023년 출시 예정인 포드 전기 픽업트럭 F-150에 탑재할 계획이다.

SK이노베이션은 NCM구반반 양산을 위해 국내 최대 양극재 업체인 에코프로비엠의 포항 캠5(CAM5) 공장에서 하이니켈 NCM 양극재를 독점 공급 받는다. 더불어 엘앤에프로 부터 하이니켈 양극재를 조달한다는 방침이다.

업계 관계자는 "배터리 회사들은 차별화된 원가 절감과 주행 거리 향상 기술을 확보 경쟁을 치열하게 벌이고 있다"며 "현재 점유율이 낮더라도 차세대 기술을 개발한다면 몇 년 안에 순위는 뒤집힐 수 있을 것"이라고 말했다.