삼성SDI가 차기 중대형 배터리 양극활물질 소재로 니켈⋅코발트⋅알루미늄(NCA)을 쓴다. 니켈⋅코발트⋅망간(NCM)이 아닌 NCA 양극재로 중대형 배터리를 만들어 에너지밀도를 높일 계획이다.

28일 업계에 따르면 삼성SDI는 기존 중대형 배터리 양극활물질 소재인 NCM 조성비 ‘8:1:1’(이하 NCM811)대신 NCA를 중대형화할 계획이다.

LG화학과 SK이노베이션은 NCM811을 기반으로 한 중대형 배터리를 준비 중인 것과 대조적이다.

삼성SDI가 차기 중대형 배터리 양극재로 NCA를 개발한다. (사진=삼성SDI)

중대형화 과정에서 소재 비율은 변할 수 있겠지만 같은 니켈 비중을 가지고 있어도 에너지밀도가 높다는 점이 삼성SDI에 크게 작용한 것으로 보인다.

NCM811과 비슷한 비중의 니켈을 함유하고 있다고 가정해도 NCA 에너지밀도가 조금 더 높다.

NCA는 니켈 함량을 90%까지 높이는 수준까지 연구가 진척됐다. 니켈은 에너지밀도에서 가장 큰 역할을 한다. 함유량이 높을수록 에너지밀도는 커진다. 반면 NCM은 니켈 조성비 80% 이상을 구현한지 오래 되지 않았다.

업계 전문가는 “삼성의 현재 로드맵은 NCA를 개발하는 것”이라고 말했다. “NCM811도 고민하고 있지만 구조적으로 에너지밀도를 더 높이기 위해 NCA 양극재 사용에 조금 더 무게를 두는 분위기”라고 밝혔다.

업계 배터리 개발 동향

배터리 업체들은 현재 NCM811과 NCA를 소형 원통형 배터리에만 적용 중이다. 소형 배터리이기 때문에 활물질이 적게 들어가 안전성이 높다. 캔으로 된 원통형 케이스는 불안정성과 가스 발생 현상을 물리적으로 잡아준다.

LG화학은 NCM811을 적용한 원통형 배터리를 제조한다. 중국 샤오미에 보조 배터리용으로 납품되지만 그 외의 특별한 납품처는 아직 없다.

삼성SDI는 원통형 배터리로 NCA, NCM811 두 종류를 모두 생산한다. 주력은 NCA다. 지난해까지 18650규격(지름 18mm, 길이 65mm 크기) NCA 원통형 배터리를 테슬라 에너지저장장치(ESS)용으로 판매했다.

중대형 배터리 시장에서는 LG화학과 SK이노베이션이 앞다퉈 NCM811을 적용한 제품을 상용화 할 계획이다. SK이노베이션은 지난 8월 22일 경상북도 경주에서 열린 ‘2017년도 전지기술 심포지엄’에서 최초로 중대형 NCM811 배터리를 생산한다고 밝혔다. 올해 12월부터 ESS에 우선 적용하고 내년 3분기 출시되는 전기자동차에 이 제품을 납품하기로 했다.

LG화학은 자사가 SK이노베이션보다 앞서 중대형 NCM811 배터리를 양산하겠다는 분위기다. 이웅범 LG화학 사장은 지난 9월 8일 열린 산업부 주관 2차전지업계 간담회에서 “SK이노베이션보다 앞서 NCM811을 적용한 차가 나올 것”이라고 말했다.

LG화학과 SK이노베이션은 NCM811로 중대형 배터리를 양산할 계획이다. (사진=LG화학)

삼성SDI가 중대형 NCA 배터리를 개발할 경우 연구는 내년 마무리 될 전망이다. 이 경우 예상 양산 시점은 2021년이다.