대세는 하이니켈…삼성SDI, 5세대 車배터리에 NCA 양극재 적용

니켈 비중 높여 에너지 밀도 향상…코발트 함량 낮춰 원가도 절감

삼성SDI가 니켈 함량을 높여 에너지 밀도를 향상한 '하이니켈' NCA(니켈·코발트·알루미늄) 양극재 개발에 집중하고 있다. 주류였던 NCM(니켈·코발트·망간) 소재에서 가격이 높고 변동성이 큰 코발트 비중은 낮추고, 망간 대신 알루미늄을 넣어 배터리 출력을 강화하는 게 핵심이다.

3일 삼성SDI에 따르면 회사는 내년 출시될 차세대 젠5(Gen.5, 5세대) 전기차배터리에 니켈 함량 88%의 하이니켈 NCA 양극재를 적용한다.

NCA는 니켈과 코발트에 알루미늄을 추가한 차세대 삼원계 양극재다. 니켈은 배터리의 에너지 밀도를 높이는 데 핵심적인 역할을 수행한다. 또 망간과 코발트는 안전성, 알루미늄은 출력 특성을 좌우한다.

에너지 밀도가 높다는 것은 동일한 용량의 배터리를 더 적은 무게와 작은 부피로 전기차에 탑재할 수 있다는 것을 의미한다. 주행거리 확대를 고려하면, NCA 양극재처럼 니켈 비중을 높이는 게 특히 중요하다. 가격이 높고 변동성이 큰 코발트 비중을 낮출 수 있어 원가경쟁력 측면에서도 유리하다.

사진=삼성SDI

NCA 양극재가 적용되는 5세대 전기차배터리는 1회 충전 시 600킬로미터(km) 이상 주행이 가능하다. 업계에 따르면 이 배터리는 앞서 삼성SDI와 장기 공급계약을 맺은 BMW의 신규 전기차 모델에 우선 탑재될 전망이다.

삼성SDI는 앞서 같은 기술을 전동공구용 원형배터리에 적용해 이미 성능과 양산성을 검증했다. NCA 소재는 NCM에 비해 원료 합성과 수분 제어가 어려워 쉽게 진입하기 어려운 기술로 알려져있다. 아직도 삼원계 양극재를 개발하는 업체들 대부분이 NCM 개발에 주력 중인 이유도 이 때문이다.

이 회사 관계자는 "독자적인 기술력을 바탕으로 한 NCA 소재로 기존 양극재 대비 고용량과 안전성이 확보된 배터리의 구현이 가능해졌다"며 "니켈 88% 함량 뿐 아니라 더욱 고함량의 니켈이 들어가는 안전한 하이니켈 NCA 양극 소재 개발을 지속적으로 진행할 것"이라고 설명했다.