'안전하고 오래 가는' 전지 추구하는 배터리 3사
(모빌리티가 미래다②)LG엔솔 '전고체&NCMA'·SK온 'Z폴딩'·삼성SDI '현실 기술' 초점
입력 : 2022-05-17 06:00:00 수정 : 2022-05-17 06:00:00
[뉴스토마토 신태현 기자] 전기차의 성장세에 따라 LG에너지솔루션(373220), 삼성SDI(006400), SK온 등 배터리 3사가 전지의 안전과 성능을 모두 잡는데 몰두하고 있다.
 
17일 시장조사업체 SNE리서치에 따르면 글로벌 전기차 1분기 판매량은 전년 동기 대비 76% 증가한 약 197만대를 기록했다. 올해 전체는 약 930만대로 43% 성장할 전망이다.
 
그래픽=구선정 디자이너
 
미래 성장세도 예상된다. 삼성증권은 전세계 전기차 대수가 2020년 1700만대에서 2030년 2억1000만대에 이를 것으로 추산했다.
 
국내 전지 업체 3사는 전기차에 사용되는 배터리의 사고 가능성을 줄이고 에너지 효율을 향상시키는데 골몰하고 있다. 사람이 직접 타는 전기차 특성상 주행거리와 안전 모두를 잡는 것이 특히 중요하기 때문이다.
 
지난달 15일 오전 서울 용산역 전기차충전소에서 전기차들이 충전을 하고 있다.
 
LG에너지솔루션은 시장에 다양한 선택권을 제시하는데 주력하고 있다. 에너지 밀도가 높은 기술에는 안전성을 더하고, 안전이 확보된 기술에는 효율성을 더하는 식이다.
 
2025년부터 전해질이 기존 액체가 아니라 고체로 이뤄진 전고체 전지를 생산하려고 하고 있다. 고체 전해질은 발화 가능성이 사실상 제로에 가까워 전지의 안정성을 극대화할 수 있다는 설명이다. 대신에 리튬 이온의 전도도가 액체에 비해 뒤떨어지기 때문에, 현재 전고체 전지 개발자들의 최우선 과제는 고체 전해질의 이온전도도를 높이는 것이다.
 
업계에서 유일하게 고분자계, 황화물계 전고체를 모두 개발 중이기도 하다. 고분자계는 현재 생산하고 있는 파우치형과 합이 맞기 때문에 단기적인 양산이 가능하고, 셀 성능이 가장 우수한 황화물계는 장기적인 양산을 염두에 두는 것이다.
 
또 지난해부터 생산한 NCMA 배터리는 희소금속인 코발트 비율을 대폭 줄이는 대신 알루미늄을 첨가했다. 기존 제품과 같은 안전성을 유지하면서 단가는 낮추고 출력을 높이는 방식이다.
 
SK온의 경우 '무사고' 경력을 가능케 했던 공정 공법에다가 효율성을 더하는 방식으로 나아가고 있다. 배터리 내부의 분리막을 쌓을 때, ‘Z폴딩’ 기법을 사용한다. 다른 배터리처럼 분리막을 낱개로 탑재하는 게 아니라, 오히려 길게 뽑아내고 지그재그 방식으로 쌓아 음극과 양극을 한번에 감싼다. 배터리 셀 스트레스를 최소화하고 균일하게 적층해 화재를 유발할 수 있는 양극과 음극의 접촉 가능성을 근본적으로 차단한다.
 
기존 배터리는 차량의 속력이 빨라질 경우엔 배터리 구성 요소의 정렬이 틀어질 수 있으나, Z폴딩 기법은 이같은 문제가 발생하지 않아 안전성을 더욱 높일 수 있다는 설명이다.
 
SK온은 Z폴딩 생산성을 1세대 공정 대비 2.3배에서 올해 2.7배로 높인다. 여기에 올해 생산을 시작한 NCM9 배터리는 양극재 내 니켈 함량이 90%에 달해 에너지 효율성도 올라갈 전망이다.
 
삼성SDI는 기술의 현실 가능성에 초점을 맞추고 있다. 전고체 전지 시제품을 제작한 바 있고, 최근에는 자체 연구소 내에 전고체 전지 파일럿 라인을 착공했다. 독자 리튬금속 무음극 구조를 개발해 세계적인 학술지 '네이처 에너지'에 게재하기도 했다. 업계 최고 수준의 에너지 밀도와 높은 안전성을 갖췄다는 설명이다. 
 
아울러 지난해 업계 최초로 'PRiMX'라는 배터리를 브랜드를 론칭해 기존에 나온 전지를 묶어냈다. 핵심 키워드는 최고 안전성 품질, 초격차 고에너지 기술, 초고속 충전 및 초장수명 기술 3가지다. 이외에 니켈 함량을 91%까지 높인 젠6을 개발하고 있으며 수주 활동을 본격화할 계획이다.
 
신태현 기자 htenglish@etomato.com

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