삼성SDI가 니켈 함량 91%의 하이니켈 양극재를 적용한 원통형 배터리 양산을 시작했다. 현재까지 양산되고 있는 배터리 가운데 니켈 함량이 가장 높다. 전기차(EV)에 주로 탑재되는 각형 배터리도 이 하이니켈 양극재가 적용될 계획이다.
9일 장혁 삼성SDI 연구소장(부사장)은 '인터배터리(InterBattery) 2021' 부대행사로 열린 배터리 콘퍼런스에서 "니켈·코발트·알루미늄(NCA) 하이니켈 양극재는 니켈 함량이 91%에 달한다"며 "현재 원통형 배터리에 양산 중이고 각형 배터리는 88% 제품이 이제 막 양산에 들어갔다"고 말했다. 91% 하이니켈 원통형 배터리 양산을 외부에 언급한 것은 이번이 처음이다.
양극재는 배터리 원가의 40% 내외를 차지하는 핵심소재다. 니켈 함량이 높을수록 에너지 밀도가 높아져 전기차 1회 충전시 주행거리를 늘릴 수 있다.
삼성SDI는 2~3년 단위로 원통형과 각형 배터리의 하이니켈 양극재 함량을 높였다. 예컨대 88% 하이니켈은 지난 2018년 원통형 배터리에 적용됐다. 각형 배터리용으로는 올해가 대상이다. 91% 하이니켈 각형 배터리는 2023년 양산될 것으로 전망된다. 니켈 함량은 94%까지 점진적으로 높일 계획이다.
원가절감을 위한 양극재 기술도 개발 중이다. 하이망간 양극재가 대표적이다. 하이망간 양극재는 망간 함량이 높은 것이 특징이다. 현재 망간은 하이니켈 양극재 기준으로 10~20% 가량 들어있다. 예컨대 NCM622는 20%(니켈 60%), NCM811의 경우 10%(니켈 80%)다. 망간은 니켈보다 가격이 싸다. 70% 가량 저렴하고 매장량도 풍부하다. 안정성도 높다.
장 부사장은 "하이망간 양극재(NMX)는 현재 수백 Kg 단위로 합성해 평가를 시작했다"며 "건식 전극 공정도 개발 중"이라고도 했다. 건식 전극 공정은 습식 전극 공정과 달리 솔벤트 등 용매를 쓰지 않는다. 건조 과정이 없어 장비 길이를 획기적으로 줄일 수 있고 생산성도 높일 수 있다. 테슬라도 맥스웰을 인수해 건식 전극 공정 기술을 확보한 상태다.
장 부사장은 "건식 전극 공정은 실험실 수준이 아니라 상당한 크기로 전극을 만들 수 있는 수준"이라며 "저항특성만 해결되면 빠른 시일 내에 상용화가 가능하다"고 덧붙였다.
