신형 배터리 개발 경쟁, 고속충전·주행거리 연장에 초점
신형 배터리 개발 경쟁, 고속충전·주행거리 연장에 초점
  • 이수환 기자
  • 승인 2020.08.03 17:24
  • 댓글 0
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하이니켈 양극재, 실리콘 음극재로 차별화
파나소닉 배터리 이미지
파나소닉 배터리 이미지

LG화학, 삼성SDI, 파나소닉 등이 신형 배터리 양산에 나선다. 에너지 밀도를 높여 전기차(EV) 주행거리를 늘리고 고속 충전 기술이 적용된 것이 특징이다. 갈수록 낮아지고 있는 배터리 가격을 방어하고 주요 완성차 업체를 공략하기 위한 전략으로 보인다.

3일 업계에 따르면 파나소닉은 에너지 밀도를 기존보다 5% 높인 신형 21700 규격(지름 21㎜, 높이 70㎜) 원통형 배터리를 오는 9월부터 테슬라 네바다 기가팩토리서 생산할 것으로 알려졌다. 모델3 전기차에 적용된다.

일본에서 만들어지는 테슬라 모델S, 모델X 전기차용 배터리는 이미 2월부터 신형 배터리가 탑재됐다. 중장기적으로 2025년까지 현재 사용되고 있는 배터리보다 에너지 밀도를 20% 이상 높인다. 코발트를 사용하지 않는 배터리도 2~3년 이내에 공급할 계획이다.

파나소닉은 배터리 양극재로 니켈·코발트·알루미늄(NCA)을 사용한다. 구체적인 니켈 함량은 알려지지 않았다. 에너지 밀도를 높이기 위해선 코발트 대신 니켈 비중을 높여야 한다. 에너지 밀도를 5% 가량 높였다는 점에서 니켈 함량을 80%대에서 90%대로 높인 것으로 추정된다.

업계 관계자는 "파나소닉은 스미토모 메탈 마이닝(SMM)으로부터 양극재를 공급받고 있다"며 "같은 NCA를 사용하는 삼성SDI도 최근 니켈 함량을 90%대로 높인 바 있다"고 설명했다.

삼성SDI는 5세대 '젠(Gen)5' 배터리를 조만간 헝가리 공장에서 양산한다. NCA와 함께 에너지 밀도를 높이기 위해 배터리 내부 소재를 층층이 쌓는 스태킹(Stacking) 공법을 처음으로 쓴다. 기존에는 양극재, 음극재, 전해질, 분리막을 돌돌 말아 젤리롤(Jelly roll)로 만드는 와인딩(Winding) 방식을 사용한다.

LG화학은 25분 충전으로 400km 주행이 가능한 프리미엄 배터리를 개발했다. 고속충전을 위해선 음극 설계를 바꿔야 한다. 음극재는 안정성이 중요해 탄소로 이루어져 있는 흑연이나 인조흑연을 주로 쓴다. 다만 에너지 밀도가 370mAh/g가 한계다. 실리콘을 사용할 경우 400mAh/g 이상으로 높일 수 있다. 충전속도 향상도 가능하다. LG화학 배터리가 장착된 포르쉐 타이칸 전기차에 고속충전 기능이 적용된 것도 실리콘 음극재 덕분이다.

업계 관계자는 "완성차 업체와 배터리 가격을 협상할 때 에너지 밀도와 고속충전 등의 기술은 수익성을 높일 수 있는 요소"라고 말했다.

시장조사업체 BNEF에 따르면 올해 배터리 팩 가격은 킬로와트시(kWh)당 156달러(약 18만원)을 기록하고 오는 2023년 100달러 수준까지 떨어질 전망이다. 배터리 팩은 배터리 셀을 일정한 양으로 묶어서 만든 배터리 모듈로 이루어져 있다. 전기차에 최종적으로 탑재되는 배터리 형태다.



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