삼성SDI, 전기차 배터리 출력 향상 'NCA' 양극재 개발 박차

소형배터리 위주 기술에서 중대형배터리 확대 "시장 선도해 나갈 것"

[프라임경제] 최근 폭스바겐·르노 등 글로벌 완성차 업체가 전기차 생산비중을 늘리겠다고 발표하면서 전기차에 대한 관심이 더욱 높아지고 있다. 전기차 수요의 폭발적인 상승이 기대되는 가운데, 삼성SDI(006400)는 전기차 배터리에 사용되는 양극재 물질에 대한 연구개발을 지속하고 있다.

일반적으로 배터리의 특성을 말할 때 가장 중요하게 생각되는 것은 주로 용량과 출력인데, 이는 배터리의 구성요소 중 양극 성분에 따라 갈린다. 즉 리튬(Li)과 산소 및 금속물질이 조합된 양극활물질의 종류에 따라 배터리의 용량과 전압이 결정되는 것.

삼성SDI는 지난해 9월 인터배터리에 참가해 새로운 원형배터리 모델 '21700 배터리'를 선보였다. ⓒ 삼성SDI

이 때 사용되는 금속물질의 종류와 비율에 따라 배터리 제품의 특징이 결정되기 때문에 전기차가 요구하는 다양한 스펙을 만족시키기 위해서는 해당 소재들의 적절한 조합 능력을 확보하는 것이 무엇보다 중요하다. 

배터리업계의 설명에 따르면 해당 양극활물질 속 금속물질 중 니켈(Ni)은 고용량, 망간(Mn) 및 코발트(Co)는 안전성, 알루미늄(Al)은 출력 특성을 향상시키는 역할을 한다.

현재 전 세계에서 생산되는 대부분의 전기차 배터리는 △NCM △NCA △LMO 양극 소재를 적절히 혼합해 사용하고 있다. 중국 전기차업체가 주로 채택하는 LFP(리튬인산철)의 경우 안전성이 높지만 에너지 밀도가 낮아 부피가 크고 출력이 낮은 단점이 있어 중국을 제외하고는 거의 사용하고 있지 않다.

현재 다른 삼원계 중심 경쟁사들이 대부분 NCM 개발에만 주력하고 있는 반면, 삼성SDI는 NCM 및 NCA 양극활물질 중심의 제품 개발을 이어가고 있다.

NCA는 NCM·LMO 등 타 소재에 비해 출력과 에너지밀도가 높은 특성을 가지고 있어 소형전지 시장에서 주로 전동공구에 사용된다. 삼성SDI는 NCA 소재를 기반으로 하는 전동공구용 소형배터리 시장에서 글로벌 점유율 50% 이상을 유지하고 있다.

이와 관련 삼성SDI는 에너지밀도가 높은 NCA가 동일한 용량의 배터리를 더 작은 공간과 무게로 전기차에 탑재할 수 있다는 점에 주목하고, 전기차가 해결해야 할 핵심과제 중 하나가 주행거리의 확대라는 측면에서 NCA의 전기차 시장으로의 확대 가능성을 높게 보고 있다.

특히 NCA의 경우 NCM에 비해서도 원료 합성 및 수분 제어에 대한 난도가 높아 다른 배터리 업체들이 쉽게 진입하기 어려운 기술이다. 또 NCA의 니켈 함유량이 80% 이상인 '하이니켈' 양극재 개발이 이뤄지면서 최근 가격이 급등한 코발트를 대체하기 위한 방법으로도 주목받고 있다.

삼성SDI 관계자는 "회사가 보유한 차별화된 NCA 기술력을 바탕으로 기존 소형 배터리에서 전기차용 배터리로 시장을 확대해 나가고 있고 이에 더해 NCM 역시 장기적인 로드맵을 가지고 연구해 양극 소재기술 전반에서 시장을 선도해 나갈 것"이라고 강조했다.