이차전지 업체, 3인3색 기술 개발 계획해

국내 주요 이차전지 업체들이 서로 다른 기술 방식으로 가격을 낮추고 에너지밀도를 높일 수 있는 방식을 추진 중이다. 사진은 LG화학의 자동차용 배터리 제품. /LG화학

지금까지 같은 소재와 비슷한 비율로 제품을 개발해오던 국내 이차전지 업체들이 다른 방식의 제품 개발을 추진하고 있어 주목되고 있다.

17일 업계에 따르면 국내 주요 이차전지 제조업체 3사는 각자 자동차용 이차전지의 단가를 낮추고 에너지밀도를 높이기 위해 서로 다른 소재로 구성된 이차전지 개발을 추진 중이다.

현재 전기차 전체 가격에서 이차전지가 차지하는 비중은 절반에 가깝다. 이차전지 업체들은 이차전지의 단가를 낮추기 위해 다양한 기술을 시도하고 있다. 업체들이 공통적으로 추구하는 방법은 코발트의 비중을 줄이는 것이다. 동시에 니켈의 비중을 높여 에너지밀도를 높인다. 에너지밀도는 부피 혹은 무게당 얼마나 더 많은 전기를 저장할 수 있는지를 판단하는 기준이다. 전기차의 주행거리와 직접적인 상관관계를 가진다.

코발트는 전기차 시장 확대로 인한 수요 증가와 투기세력 때문에 몇년 사이 가격이 크게 올랐다. 이 때문에 다른 소재로 코발트를 대체해 그 비중을 줄이는 것만으로도 이차전지 원가를 낮추는 것이 가능하다. 조달청에 따르면 코발트의 국제거래 가격은 8일 현재 1t당 9만3256달러(약 1억44만원)다. 작년 동기 거래 가격 6만1178달러(약 6592만원)보다 약 30% 오른 가격이다. 앞서 코발트는 3월30일 1t당 9만5901달러(약 1억333만원)까지 오르며 사상 최고 가격 기록을 경신했다.

그러나 이차전지의 코발트 비중을 지금의 절반 이하로 줄이고 니켈의 비중을 높이는 구체적인 방법은 국내 전지업체가 모두 다르다. 현재 국내 업체들은 모두 NCM 6:2:2 비율 중대형 전지를 주력으로 제조 중이다.

우선 LG화학은 니켈·코발트·망간·알루미늄(NCMA)로 구성된 전지를 만든다. LG화학은 4월30일 컨퍼런스콜을 통해 NCMA 전지를 개발할 것이라고 밝혔다. 2022년 NCMA전지 양산을 목표로 하는 LG화학은 니켈의 비중을 90%로 끌어올리고 코발트의 비중을 10%미만으로 줄이겠다고 발표했다. 이를 완성하기 전 니켈의 함량이 70%인 NCM 7:1:2 비율 전지를 우선 개발해 2~3년 내 양산할 계획이다.

삼성SDI는 일본 이차전지업체에서 주로 사용하는 니켈·코발트·알루미늄(NCA)을 활용한 중대형 이차전지 양산을 연구 중이다. NCA는 이미 과거 일본에서 개발한 양극재로 세 소재 중 니켈의 비중이 80%를 차지하는 것이 일반적이다. 다만 니켈의 안정성을 확보하는 기술이 어려워 소량의 양극재가 들어가는 소형 전지에 사용됐다. 테슬라의 전기차에 들어가는 파나소닉의 원통형 전지가 NCA 전지에 속한다.

삼성SDI는 이를 중대형 전지로 만들어 코발트의 비중을 10% 내외로 줄이는 동시에 에너지밀도를 높일 계획이다. 목표 양산 시점은 2021년으로 알려졌다.

SK이노베이션은 지난해 8월 세계 최초 중대형 NCM 8:1:1비율 전지를 양산한다고 발표했다. LG화학과 삼성SDI 역시 이 비율의 양극재를 개발했지만 NCA전지와 마찬가지로 안정성 확보를 위해 원통형 전지에 적용하는 데 그쳤다. 이 전지는 올해 출시하는 기아자동차 니로의 전기차에 탑재되는 것으로 알려졌다.

SK이노베이션은 이 기술을 통해 최대 1L당 670Wh(와트아워)의 에너지밀도를 구현할 수 있다고 밝혔다. 현재 전기차에 사용되는 이차전지의 1L당 에너지밀도는 중대형 기준 600Wh수준이다.

박찬길 기자 cgr@metroseoul.co.kr

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