하이니켈(High-Ni, high-nickel)은 배터리 4대 소재 중 하나인 양극재 가운데서 니켈의 함유량이 80%이상인 것을 말한다. K-배터리 기술의 핵심이기도 하다. 국내는 전기차 배터리의 양극재로 NCM, 즉 니켈, 코발트, 망간 등을 많이 사용하는데 이 중 니켈 함량이 높을수록 에너지 밀도가 높아져 한 번 충전시 주행거리가 높아진다는 장점이 있다. 단 에너지 밀도가 높아질 때 안전성도 담보해야 하기 때문에 '안전하게' 하이니켈을 구현하는 게 기술력이다.
SK이노베이션은 2021년 하반기부터 미국 포드 전기 픽업드럭 'F-150'에 니켈 함량을 90%까지 올린 이른바 NCM 구반반(9½½) 배터리 초도물량을 납품할 것으로 알려져 주목된다. 이는 최대 700km 주행이 가능할 것이란 기대다. SK이노베이션은 최근 '인터배터리 2021' 행사에서 2025년 니켈 94%의 NCM 배터리도 개발을 완료할 것이란 예고했다.
삼성SDI도 하반기 니켈 비중 88%의 하이니켈 기술이 적용된 Gen.5 배터리를 BMW 5세대 전기차에 탑재할 예정이다. 이는 1회 충전에 600km 이상 주행이 가능하다.[1]
LG에너지솔루션은 2021년 하반기 기존 니켈, 코발트, 망간의 양극재 구성에 알루미늄을 더한 NCMA 배터리를 본격 생산할 계획이다.
테슬라는 2020년 배터리 데이 행사에서 100% 니켈 양극재를 쓴 배터리를 개발할 것이라고 공언한 바 있다.[2]
각주
하이 니켈 기술 왜 뜨나
전기차에 주로 사용되는 배터리 양극 소재들을 살펴봤을 때 주목해야 할 소재는 니켈이다. 니켈 함유량을 얼마나 높이느냐에 따라 에너지 밀도가 결정되기 때문이다. 니켈 함유량이 높아지면 더 많은 양의 리튬이온이 쉽게 왔다 갔다 할 수 있게 된다.
결국 니켈 비중이 높은 배터리를 전기차에 탑재할 경우 주행거리를 늘릴 수 있고, 동일한 용량의 배터리를 더 적은 무게와 작은 부피로 만들 수 있게 되는 것이다.
또 가격 변동성이 크고 고가의 광물인 코발트 함량을 줄일 수 있어 업체 입장에서는 원가 경쟁력 확보에도 유리하다는 장점이 있다.
이처럼 장점이 많은 만큼 고도의 기술력이 요구된다. 니켈 함유량이 높을수록 많은 양의 리튬이온이 음극으로 이동하면 구조적으로 불안정해지는 문제가 발생한다. 특히 원료 합성, 수분 제어 등 기술 난이도가 매우 높다.
그럼에도 세계 시장에서 총성 없는 전쟁을 하고 있는 국내 기업들의 기술 개발은 지금 이 순간에도 계속되고 있다.[1]
참고자료
- 김성은 기자, 〈'하이니켈 비중 4배로 뛴다'···배터리 업계 소재확보 '사활'〉, 《머니투데이》, 2021-06-30
- 김벼리 기자, 〈‘하이니켈’ 배터리 인기에...수산화리튬 가격도 급등〉, 《이투데이》, 2021-06-21
- 구윤모 기자, 〈(Tech 스토리) 전기차 배터리, '니켈 함유량' 경쟁…'하이니켈' 왜 뜨나〉, 《뉴스핌》, 2020-09-06
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