'더 가볍고 작게'…국내 배터리 3사, 하이니켈 경쟁 '치열'

[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.

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.