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'더 가볍고 작게'…국내 배터리 3사, 하이니켈 경쟁 '치열'

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에너지 밀도 좌우는 '니켈' 함량 90%까지 늘려

[아이뉴스24 민혜정 기자] 국내 전기차 배터리 업체들이 니켈 함량이 높은 배터리 개발에 힘을 쏟고 있다. 니켈은 에너지 밀도를 좌우하는 배터리 원료로 이 성분을 높일 수록 더 적은 무게와 작은 부피로 배터리를 만들 수 있다.

4일 업계에 따르면 LG화학, 삼성SDI, SK이노베이션 등이 니켈 함량이 80% 이상인 '하이니켈' 양극재 개발, 양산 경쟁을 펼치고 있다.

전기차 배터리의 핵심소재 중 하나인 '양극재'엔 니켈, 코발트, 망간, 알루미늄 등 원료가 들어간다.

원료 종류에 따라 니켈(Ni)은 고용량, 망간(Mn)과 코발트(Co)는 안정성, 알루미늄(Al)은 출력을 향상시키는 역할을 한다. 배터리 업체들은 이들을 조합해서 양극재를 만든다.

삼성SDI 배터리 셀 [삼성SDI ]
삼성SDI 배터리 셀 [삼성SDI ]

국내 업체들은 주로 니켈·코발트·망간 조합(NCM), 니켈·코발트·알루미늄 조합(NCA) 양극재 배터리를 만들고 있다. 현재 NCM은 니켈 함량이 50~60%, NCA는 80% 수준인 배터리가 많이 쓰이고 있다.

니켈 함량을 높이면 주행거리 확대에 중요한 에너지 밀도를 높일 수 있다. 또 니켈은 가격변동성이 크고 가격이 비싼 코발트도 대체할 수 있어서 원가경쟁력을 높일 수 있다.

삼성SDI는 내년 출시될 5세대 전기차용 배터리에 니켈 함량 88%인 양극재를 적용할 예정이다. 5세대 전기차배터리는 1회 충전 시 600km 이상 주행할 수 있다.

삼성SDI 관계자는 "니켈 88% 함량 뿐 아니라 더욱 고함량의 니켈이 들어가는 양극재를 개발 중"이라며 "안전한 하이니켈 NCA 양극 소재 개발을 지속적으로 진행할 것"이라고 말했다.

LG화학도 내년 하반기에 니켈 함량이 80~90%이며 코발트 비중은 5% 이하로 낮춘 배터리를 출시할 예정이다.

SK이노베이션은 니켈 함량을 90% 이상으로 높인 배터리를 개발 중으로 이를 2023년 미국 포드에 공급할 계획이다.

SK이노베이션 관계자는 "니켈 비중을 90% 중반대까지 높인 초고밀도 배터리도 개발하고 있다"며 "한 번 충전으로 700km를 달릴 수 있는 배터리를 개발하고 이와 더불어 10분 충전으로 300km를 주행할 수 있는 기술도 연구 중"이라고 강조했다.

다만 니켈 함량이 높아질수록 폭발 위험성도 커져서 정밀한 기술력도 요구된다.

업계 관계자는 "일반적으로 배터리 양극재 내 니켈 함량이 60~70%를 넘으면 에너지가 많아진다"며 "높은 온도에서 폭발할 위험성이 급격히 늘어나 정밀한 기술력이 요구된다"고 말했다.

민혜정 기자 hye555@inews24.com


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