삼성SDI, 에너지 고밀도 NCA 중대형 배터리 개발 '총력'

송고 2018.02.08 09:41 | 수정 2018.02.08 09:51
최수진 기자 (csj890@ebn.co.kr)

소형배터리 시장점유율 1위를 차지한 NCA 기술력 적극 활용

니켈 비중 높인 '하이니켈' 주목…"장기적 로드맵 통해 시장 선도"

삼성SDI 중대형 배터리. [사진=삼성SDI 홈페이지]

삼성SDI가 에너지밀도를 극대화한 삼원계 배터리로 전기차 배터리 시장 경쟁력을 강화하고 있다.

삼성SDI는 다른 배터리 제조업체들이 양극 활물질로 NCM(니켈·코발트·망간)을 사용한 배터리 개발에만 주력하고 있는 반면 삼성SDI는 NCM과 더불어 NCA(니켈·코발트·알루미늄) 개발에도 힘쓰고 있다고 8일 밝혔다.

리튬이온 배터리의 용량과 출력 특성은 양극이 결정짓는데, 리튬과 금속성분의 조합으로 구성된 어떤 양극활물질을 사용했느냐에 따라 저장되는 전자(e-)의 수가 달라져 배터리의 용량과 전압이 결정된다.

오랜 연구 끝에 현재 배터리로 적합한 성능을 내는 활물질은 크게 5가지 종류이다. NCM, NCA를 비롯해 LCO(리튬·코발트·산화물), LMO(리튬·망간·산화물), LFP(리튬·인산·철) 등이다.

금속의 종류와 비율에 따라 서로 다른 특성을 가진다. 금속 종류별로 니켈은 고용량의 특성, 망간과 코발트는 안전성, 알루미늄은 고출력의 특성을 지닌다.

LFP의 경우 높은 안전성으로 중국 전기차 업체가 채택하고 있지만, 에너지 밀도가 낮아 부피가 크고 출력이 낮은 단점이 있어 중국을 제외한 나머지 업체들은 거의 사용하지 않고 있다.

삼성SDI는 특히 NCA배터리에 관심을 갖고 연구를 지속하고 있다. NCA는 NCM, LMO 등 타 소재에 비해 출력과 에너지밀도가 높은 특성을 가지고 있어 소형전지 시장에서 주로 전동공구에 사용되고 있다.

에너지밀도가 높은 NCA를 전기차 배터리로 적용하면 공간을 적게 사용하고 무게도 가벼워 전기차가 해결해야 할 핵심과제 중 하나인 주행거리 문제를 개선할 수 있게 된다. 이에 따라 NCA배터리의 전기차 시장으로의 확대도 예상되는 것.

그러나 NCA의 경우 NCM에 비해 원료 합성 및 수분 제어에 대한 난도가 높아 쉽게 진입하기 어렵다는 단점이 있다. 또 안전성을 확보하는 것도 중요 과제이다.

삼성SDI 관계자는 "삼성SDI는 NCA 소재 기반 전동공구용 배터리 시장에서 글로벌 점유율 50% 이상으로 압도적인 1위를 유지하고 있는 만큼 차별화된 NCA 기술력을 보유하고 있다"며 "기존 소형 배터리에서 전기차용 배터리로 시장을 확대해 나가고 있다"고 설명했다.

또한 최근 니켈 함유량이 80% 이상인 '하이니켈' 양극재 개발이 이뤄지면서 삼성SDI는 최근 가격이 급등한 코발트를 대체하는데 적극적으로 나서고 있다.

기존 NCM배터리는 니켈, 코발트, 망간 비중이 6:2:2인 NCM622 양극재를 사용해왔지만, 주행거리 확보와 가격이 급등한 코발트 비중을 낮추기 위해 니켈, 코발트, 망간 비중을 8:1:1로 조정한 하이니켈 양극재 배터리도 주목을 받고 있다. NCM811 배터리 양산에 LG화학, SK이노베이션 등이 박차를 가하고 있는 상황이다.

삼성SDI 관계자는 "NCM도 장기적인 로드맵을 가지고 연구해 양극 소재 기술 전반에서 시장을 선도해 나갈 것"이라고 말했다.

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