전기차(EV) 주행거리를 늘릴 수 있는 배터리 핵심소재인 양극재 트렌드가 삼원계에서 사원계로 바뀌고 있다. 주요 양극재 업체가 조만간 생산을 시작한다. 테슬라, 제너럴모터스(GM), 폭스바겐, 르노 등 완성차 업체들도 차세대 전기차에 적극 활용할 계획이다.

8일 업계에 따르면 에코프로비엠, 포스코케미칼, 코스모신소재, 엘앤에프 등이 사원계 양극재 공급을 본격화할 것으로 전해졌다. 사원계 양극재는 4가지 성분을 조합해 만든 것이 특징이다. 기존 삼원계 양극재는 3가지 소재를 썼다. 니켈·코발트·망간(NCM), 니켈·코발트·알루미늄(NCA), 리튬코발트산화물(LCO) 등이 있다.

사원계 양극재는 니켈 함량 80% 이상인 삼원계 양극재에 알루미늄 등을 덧붙인 구조다. 니켈·코발트·망간·알루미늄(NCMA)이 대표적이다. 에너지 밀도를 높이면서 가격이 비싼 코발트를 덜 쓴다. 원가절감에 전기차(EV) 1회 충전 거리를 늘릴 수 있다.

양극재 개발 권위자인 선양국 한양대 에너지공학과 교수실에 따르면 NCMA와 같은 사원계 양극재는 고용량, 장수명, 고안정성을 확보한 것으로 나타났다. NCA, NCM9½½(니켈·코발트·망간 비중 9:0.5:0.5)과 비교했을 때 모든 면에서 더 우수하다는 연구 결과가 나왔다.

현재 사원계 양극재 경쟁에서 가장 앞선 기업은 에코프로비엠이다. 'NCMX'라 부르는 제품 개발을 끝낸 것으로 전해졌다. 이르면 연말 고객사에 공급이 가능할 전망이다. 특히 단결정 구조를 적용했다. 3D 코팅, 공정 최적화를 통해 수명과 성능을 높였다. 포스코케미칼은 NCMA를 광양 2공장에서 양산할 계획을 세웠다.

LG화학은 2022년부터 NCMA를 양산한다는 계획을 세웠다. GM 신형 전기차 플랫폼인 '얼티엄(Ultium)'에 적용될 예정이다. 테슬라는 지난 9월 22일(현지시간) 진행한 배터리데이 행사를 통해 NCMA 사용을 공식화했다. 르노는 신형 전기치에 NCMA를 사용한 LG화학 배터리를 적용할 것으로 전해졌다.

양극재는 배터리 원가의 40%를 차지하는 핵심소재다. 최근 니켈 함량이 높은 하이니켈 비중이 늘어나는 추세다. 2017년 NCM622가 10.9%(1만2759톤), NCM811이 2%(2320톤) 수준이었다. 2018년 NCM622와 NCM811이 각각 24.8%(5만626톤), 5.3%(1만837톤)으로 늘어났다.

이수환 기자 다른기사 보기