[The Korea Industry Post (kipost.net)] LG화학이 기존 전기차용 배터리 대비 에너지 밀도가 높고, 코발트 햠량을 줄인 ’NCM 811’ 배터리 개발에 성공했다. NCM 811(이하 811배터리)은 니켈⋅코발트⋅망간 비율을 8대 1대 1로 조합한 배터리 셀을 뜻한다. 

 

최근 수요 증가 탓에 가격이 급등세인 코발트 사용량을 줄이는 반면, 에너지밀도는 10% 이상 개선시킬 수 있을 것으로 기대된다.

 

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▲LG화학에서 생산중인 NCM 배터리 제품들./ LG화학 제공

 

16일 업계에 따르면 LG화학은 최근 2차전지 업계서 활발하게 연구중인 811배터리를 원통형으로 개발하는 데 성공했다. 

 

811배터리가 2차전지 업계서 주목받는 이유는 두 가지다. 하나는 소재 가격 절감이다. 최근 주요 배터리 소재인 코발트와 리튬, 인조흑연 가격이 크게 올랐다. 전기차용 배터리 생산 증가로 인한 수요 증가가 주요 원인이다. 

 

811 배터리는 이 중 가장 가격 상승폭이 큰 코발트 함량을 낮출 수 있다. LG화학이 미국 제너럴모터스(GM) 전기차 볼트(Bolt)에 공급하고 있는 기존 NCM 배터리는 NCM 비율이 6대 2대 2(이하 622배터리)다. 811배터리는 622배터리 대비 코발트 함량은 낮고, 니켈 함량이 상대적으로 높아지지만 니켈은 가격 변동폭이 크지 않다. 공급이 원활하기 때문이다. 

 

한국자원공사가 13일 발간한 자원시장 월간동향 2017년 6월호에 따르면 니켈은 최근 수요 증가에도 불구하고, 공급이 동시에 증가하면서 가격이 소폭 하락세다. 

 

811배터리가 주목받는 두 번째 이유는 배터리 성능 향상이다. 업계에선 811배터리가 기존 622배터리 대비 10%이상 높은 에너지 밀도를 달성할 것으로 보고 있다. 기존 622배터리가 1kg당 240~250Wh 에너지 밀도를 가졌다고 가정하면, 811배터리 에너지 밀도는 1kg당 280~290Wh로 추정된다. 이는 양극재를 코발트로만 채우는 LCO 배터리보다 높은 수준이다. 

 

한 업계 전문가는 “최근 코발트 가격이 너무 올라 업체들이 LCO양극재를 사용하는 소형 전지를 NCM으로 바꿔 생산하려는 추세”라고 말했다.

 

이 같은 장점에도 불구하고, 그 동안 811배터리 개발은 2차전지 업계 난제였다. 함량이 높아지는 니켈의 안정성이 낮기 때문이다. 이 때문에 과거 개발된 NCM 배터리는 니켈 비율을 극도로 낮춰 NCM 비율을 1대 1대 1로 동일하게 조합해 사용했었다.

 

LG화학이 811배터리를 기존 파우치형이 아닌 원통형으로 개발한 것도 이 때문이다. 

종전 LG화학에서 제조하는 전기차용 배터리는 파우치형이다. 양극재⋅분리막⋅음극재가 각각 한장의 종이라고 가정할 때 종이를 한장씩 순서대로 쌓아 플라스틱 계열 소재로 밀봉한다. 

 

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▲LG화학에서 제조하는 원통형 배터리./LG화학 제공

 

반면 원통형 배터리는 순서대로 놓인 종이를 동그랗게 말아 원통형 금속에 넣는다. 811배터리에서 가장 큰 비중을 차지하는 니켈은 함량이 올라갈수록 배터리 안정성이 낮아진다. 때문에 셀 폭발 같은 극단적인 상황을 대비해 파우치 밀봉보다 안정성이 높은 원통형 소형 전지를 먼저 개발한 것으로 보인다. 

 

선양국 한양대 에너지공학과 교수는 “배터리 셀이 커지면 소재 불안정성이 증가한다”며 “셀이 작은 소형 전지를 먼저 만들어 기술 피드백을 거쳐 대형전지에 적용하는 것이 보통”이라고 말했다.

 

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