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하이니켈 활용도 높인다…삼성SDI, '배터리 초격차' 집중

  • Editor. 이세영 기자
  • 입력 2020.09.03 16:53
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[업다운뉴스 이세영 기자] 삼성SDI가 ‘배터리 초격차’를 위한 본격적인 담금질에 들어간다. 니켈 함량을 높여 에너지 밀도를 향상한 ‘하이니켈’ NCA(니켈·코발트·알루미늄) 양극재 개발에 전념하고 있다. 배터리 출력을 강화하면서도 원가까지 절감할 수 있어 향후 전기차 시장에서 유리한 고지를 점할 수 있기 때문이다.

이는 지난 7월 창립 50주년 기념식에서 “초격차 기술 중심의 새로운 반세기를 만들어 나가자”고 당부한 전영현 삼성SDI 사장의 기조와 맞닿아 있다는 분석이다. 당시 전 사장은 “최고의 품질과 안전성을 기반으로 한 초격차 기술을 확보해야 기술 중심의 초일류 회사가 될 수 있다”며 “차세대는 물론 차차세대 배터리까지 염두에 두고 관련 기술을 확보해 나가야 한다”고 주문했다.

삼성SDI 자동차 배터리. [사진=삼성SDI 제공/연합뉴스]

3일 삼성SDI에 따르면 회사는 내년 출시될 ‘젠5(5세대)’ 전기차 배터리에 니켈 함량 88%의 하이니켈 NCA 양극재를 적용한다. 삼성SDI는 지난달 미국 에너지 기업 CAMX로부터 배터리 소재 플랫폼 GEMX에 니켈 함량을 높인 gLNO, gNMC, gNCA 등 양극 소재를 공급할 수 있는 라이선스를 획득했다.

현재 전기차용 배터리의 양극 소재로는 NCA, NCM(니켈·코발트·망간), LFP(리튬·인산철) 등이 주로 사용되고 있다. 이런 가운데 삼성SDI는 NCA, NCM 양극 소재를 중심으로 제품 개발을 진행 중이다. NCA의 경우 NCM에 비해서도 원료 합성 및 수분 제어에 대한 난도가 높아 쉽게 진입하기 어려운 기술로 알려져 있지만, 삼성SDI는 장점이 많은 NCA 양극재를 개발하기 위해 대대적인 투자를 단행했다. 

삼성SDI는 최근 3년간 연구개발(R&D) 투자를 빠르게 늘리고 있다. 2018년 6040억원에서 지난해 7126억원으로 올렸고, 올해 8000억원을 넘길 경우 3년 연속 1000억원 안팎으로 투자를 확대하게 된다.

NCA는 니켈과 코발트에 알루미늄을 추가한 차세대 삼원계 양극재. 니켈은 배터리의 에너지 밀도를 높이는 데 결정적인 역할을 한다. 망간과 코발트는 안전성, 알루미늄은 출력 특성을 좌우한다.

배터리의 에너지 밀도가 높다는 것은 곧 동일한 용량의 배터리를 더 적은 무게와 작은 부피로 전기차에 탑재할 수 있다는 것을 뜻한다. 즉, 전기차의 핵심 과제 중 하나인 ‘주행거리 확대’를 고려할 때 이는 매우 중요한 포인트다. 가격 변동성이 크고 고가이기도 한 코발트 비중을 낮출 수 있어 원가 경쟁력 측면에서도 유리하다.

최근 한달 니켈과 코발트 가격. 자료출처는 런던 메탈 익스체인지. [그래픽=삼성SDI 제공]

이와 관련해 삼성SDI는 2016년 디트로이트모터쇼에서 한 번 충전으로 600㎞ 주행이 가능한 고용량 배터리 기술을 공개해 업계의 이목을 끌었다. 이듬해에는 고용량 배터리에 급속 충전 기술을 접목해 20분 충전만으로도 500㎞를 주행할 수 있는 차세대 기술을 개발했다. 업계에 따르면 이 배터리는 앞서 삼성SDI와 장기 공급계약을 체결한 BMW의 신규 전기차 모델에 우선 탑재될 것으로 보인다.

또한 삼성SDI는 2015년 동일한 기술을 전동공구용 원형배터리에 적용해 이미 성능과 양산성을 검증했다.

삼성SDI 관계자는 “니켈 88% 함량뿐만 아니라 더욱 고함량의 니켈이 들어가는 더 안전한 하이니켈 NCA 양극 소재 개발을 지속적으로 진행할 예정”이라고 밝혔다.

증권가에서도 삼성SDI 5세대 배터리의 흥행을 예상했다. 김광진 유안타증권 연구원은 지난 1일 보고서에서 “삼성SDI가 내년에 출시하는 NCA 소재가 적용된 5세대 배터리는 기존 제품 대비 에너지 밀도가 약 20% 개선된 것으로 파악돼 EV(전기차) 배터리 부문 수익성 개선에 기여할 것으로 판단된다”고 밝혔다.

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