사원계 배터리

배터리 양극재 이미지

사원계 배터리는 4가지 성분을 조합해 만든 양극재를 사용한 리튬 하이니켈 배터리이다. NCMA(엔씨엠에이) 배터리가 대표적인 사원계 배터리이다. 니켈·코발트·망가니즈·알루미늄을 조합해 만든 것이 특징이다. NCMA 배터리는 ㈜엘지에너지솔루션이 개발을 주도하고 있으며 당초 예상보다 1년 앞 당겨 2021년 2분기에 출시한다. 전기차(EV) 주행거리를 늘릴 수 있는 배터리 핵심소재인 양극재 트렌드가 삼원계에서 사원계로 바뀌고 있다. 테슬라, 제너럴모터스(GM), 폭스바겐, 르노 등 완성차 업체들도 차세대 전기차에 적극 활용할 계획이다.

현재 사원계 양극재 경쟁에서 가장 앞선 기업은 ㈜에코프로비엠이다. NCMX라 부르는 제품 개발을 끝낸 것으로 전해졌다. 이르면 2021년 하반기 고객사에 공급이 가능할 전망이다. 특히 단결정 구조를 적용했다. 3D 코팅, 공정 최적화를 통해 수명과 성능을 높였다.

현황

• NCMA : NCMA는 기존 하이니켈 NCM에 알루미늄을 포함한 조합이다. 배터리 제조사는 전기차 주행거리 향상을 위해 하이니켈에 초점을 맞추고 있다. 니켈이 많을수록 에너지밀도가 높아져 고용량 제품을 구현할 수 있다. 문제는 안정성이다. 보완재가 알루미늄이다. 알루미늄은 출력을 높여주고 화학적 불안정성을 낮춰준다. LG에너지솔루션이 NCMA 배터리를 다음 제품으로 낙점한 이유다. NCMA는 니켈 함량이 89~90% 수준에 코발트는 5% 이하다. 한 번 충전으로 600킬로미터(km) 이상을 달릴 수 있는 제품이다. 값은 코발트에 비해 20배가량 저렴하면서도 출력 성능을 높이는 알루미늄 추가로 가격 경쟁력을 높였다.

LG에너지솔루션은 2019년 12월 GM과 배터리 합작법인 얼티엄셀즈를 설립했다. 얼티엄셀즈는 미국 오하이오주 로즈타운에 배터리 공장을 짓는다. 이곳에서 NCMA 배터리가 양산되고 GM 전기차에 투입된다. 테슬라도 하이니켈이면서 안정성을 갖춘 NCMA를 차세대 배터리로 선택했다.

• NCMX : 국내 양극재 생산업체인 에코프로비엠이 NCMX 양극재 투자를 강화하고 있다. 에코프로비엠은 NCMX(니켈 함량 90% 이상) 양산체계를 준비하고 있다. NCMX는 NCA의 고출력, NCM의 장수명 장점을 결합한 양극재이다. 메리츠증권은 "내년 2분기 양산할 NCMX 양극재는 경쟁사들의 사원계 양극재보다 한 단계 더 높은 사양의 양극재가 될 것"이라며 "에코프로비엠은 종전 삼성SDI, SK이노베이션을 벗어나 일본 톱티어 고객사 및 신규 고객사를 순차적으로 확보할 것으로 보인다"고 분석했다.

참고자료

• 이수환 기자, 〈배터리 핵심소재 양극재 '사원계'가 뜬다〉, 《디일렉》, 2020-10-08
• 김도현 기자, 〈GM 이어 테슬라도 'NCMA배터리'…LG, 차세대 시장 선점〉, 《디지털데일리》, 2020-12-17
• 이광영 기자, 〈K배터리, 中 못 만든 '하이니켈 배터리'로 글로벌 선두 굳힌다〉, 《IT조선》, 2020-12-20
• 이수환 기자, 〈에코프로비엠, 폭스바겐 쓴다는 하이망간 양극재 개발〉, 《디일렉》, 2021-03-30
• 오현승 기자, 〈배터리 시장 급성장에 양극재 업계 화색〉, 《세계일보》, 2020-11-12

같이 보기

• 삼원계 배터리
• 리튬 하이니켈 배터리
• NCM
• NCMX

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