LG화학, ‘하이니켈 단입자 양극재’ 생산…“전기차 550㎞ 주행”

배터리 수명 30% ↑

단입자 양극재를 양산하는 엘지(LG)화학 청주공장 모습. 엘지화학 제공

엘지(LG)화학이 사용할수록 배터리 수명이 낮아지는 문제를 개선하는 하이니켈 단입자 양극재 양산에 돌입한다.

엘지화학은 이달부터 청주 양극재 공장에서 차세대 배터리용 하이니켈 단입자 양극재를 국내 최초로 양산한다고 26일 밝혔다.

단입자 양극재(단결정)는 니켈, 코발트, 망간 등 여러 금속을 하나의 입자형상으로 만든 소재다. 기존 양극재는 금속 입자들을 작게 뭉쳐 만드는 다입자(다결정) 구조로, 충전과 방전이 반복될수록 소재 사이에 틈이 벌어지고 가스가 발생해 전지 수명이 점차 줄어드는 단점이 있다. 그러나 내구성이 높은 단입자 양극재는 가스 발생이 적어 안정성이 높아지고 배터리 수명은 기존보다 30% 이상 늘어난다.

엘지 화학은 “배터리 수명 저하 문제는 전기차 보급을 가로막는 장벽으로 여겨져왔던 만큼, 단입자 양극재가 기존 배터리의 한계를 뛰어넘는 데 기여할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

아울러, 단입자 양극재는 수명뿐 아니라 배터리 용량도 10% 이상 늘리는 장점이 있다. 기존 양극재보다 밀도를 더 높일 수 있어서다. 엘지화학은 “기존 양극재로 만든 배터리를 탑재한 전기차가 한번 충전에 500㎞를 간다면, 같은 크기의 단입자 양극재 배터리로는 550㎞ 이상 주행할 수 있다”고 설명했다.

국내에서 하이니켈 단입자 양극재를 양산하는 것은 LG화학이 처음이다. 엘지화학은 배터리 가스 발생 문제를 해결하기 위해 2021년부터 연구개발에 착수해왔다.

첫 생산 물량은 오는 7월 국외 고객사에 납품할 예정이다. 엘지화학은 초기 양산에서 단입자 양극재와 기존 양극재를 2대8 비율로 혼합해 생산한 뒤 단입자 100%로 구성된 양극재로 순차적으로 바꿔나간다는 계획이다. 적용 제품도 파우치형을 비롯해 4680원통형 배터리(지름 46mm·길이 80mm)등에 순차적으로 확대 적용한다. 오는 2027년까지 단입자 양극재 생산라인을 구미 공장으로 확장하고, 총 생산규모를 연산 5만톤 이상으로 확대할 계획이다.

신학철 LG화학 부회장은 “하이니켈 단입자 양극재는 미래 배터리 소재 시장의 판도를 바꿀 혁신”이라며 “전지 소재 기술력과 다각화된 제품 포트폴리오를 바탕으로 시장을 이끌며 글로벌 최대 종합 전지 소재 회사로 도약해 나갈 것"이라고 말했다.

고한솔 기자 [e-mail]