하이니켈 배터리 [high-nickel Battery] [수정완료] : REOB (리오브)

하이니켈 배터리의 중요성

배터리의 4대 소재로는 양극활물질, 음극활물질, 분리막, 전해질이 있다.

특히 양극 활물질은 리튬과 금속 성분의 조합으로 구성되는데, Ni(니켈)은 고용량, Mn(망간)과 Co(코발트)는 안전성, AI(알루미늄)은 출력 특성을 향상시키는 등 금속의 종류와 비율에 따라 서로 다른 특성을 지니고 배터리의 출력과 용량을 결정한다.

활물질을 어떻게 배합하는지에 따라 저장되는 전자의 수가 달라지고 배터리의 용량과 전압이 달라진다. 니켈의 함량이 많아지면 리튬 층으로 들어올 수 있는 리튬의 개수가 다른 금속과 비교해 2배 이상 많아진다. 니켈 비중을 높일 수록 에너지 밀도가 높아져 전기차의 성능이 개선된다.

현재 전기자동차용 배터리의 양극 소재로는 주로 NCA(니켈코발트알루미늄), NCM(니켈코발트망간), LFP(리튬인산철) 등이 사용되고 있으며, 이 중에서도 배터리의 에너지 밀도를 높이기 위해 Ni(니켈) 함량을 높인 하이니켈(High-Ni) 양극 소재의 개발이 주목받고 있다. 배터리의 에너지밀도가 높다는 것은 곧 동일한 용량의 배터리를 더 적은 무게와 작은 부피로 전기자동차에 탑재할 수 있다는 의미한다. 이것은 전기자동차의 핵심과제 중 하나인 ‘주행거리 확대’를 고려할 때 매우 중요한 조건이 된다. 또한 니켈 함량이 80% 이상인 ＇하이니켈(High-Ni)＇ 양극 소재는 가격변동성이 크고 가격이 높은 Co(코발트)를 대체할 수 있기 때문에 원가경쟁력도 갖출 수 있다.

하이니켈 배터리의 문제점

전기차 주행거리를 향상시키기 위해 배터리 용량을 높여야 하는데, 이를 위해 양극재는 니켈 함량을 높여야 한다. 그러나, 니켈 함량이 일정 수준이상으로 높아지면 소재의 안정성이 저하되기 때문에 최근에는 NCM양극재에 Al(알루미늄)을 첨가한 NCMA 양극재를 개발하여 고용량과 고안전성을 동시에 구현하고 있다. 포스코에서는 니켈 함량 80%이상 NCMA 양극재 기술을 이미 확보하였고, NCMA소재가 향후 고성능 전기차용 양극재로 자리매김할 것에 대비하여 지속적인 성능 개선 연구를 진행할 계획이다.