최영민 LG화학 "하이니켈 양극재만 답 아니다…가격·안정성·급속충전 3박자" [소부장박대리]

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최영민 LG화학 "하이니켈 양극재만 답 아니다…가격·안정성·급속충전 3박자" [소부장박대리]

디지털데일리 발행일 2023-08-18 15:24:08

이건한 기자

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최영민 LG화학 전무가 전지기술심포지엄 2023에서 양극재 기술 동향을 주제로 발표하고 있다.

[디지털데일리 이건한 기자] “이전에는 무조건 하이니켈 배터리를 개발했다면 이젠 전기차 시장 세분화에 맞춰 가격 문제도 해결해야 한다. 고전압 미드니켈 양극재 개발을 비롯한 다양한 기술 개발이 중요하다.”

최영민 LG화학 전무는 18일 세종대학교 광개토관에서 열린 전지기술심포지움 2일차 오전 발표자로 나서 이렇게 말했다. 최 전무는 “자동차 시장에서 여전히 납축전지가 쓰이는 이유에 주목할 필요가 있다”고 운을 뗐다. 리튬이온전지가 자동차 시장에 널리 들어오기 시작했지만 여전히 납축전지만큼 싸고 적정한 사양을 만족하는 배터리가 흔치 않기 때문이란 설명이다.

전기차용 리튬이온전지는 그간 양극재 용량을 높이기 위해 니켈 함량을 높이는 방향으로 개발돼 왔다. 음극재 역시 흑연에 실리콘을 일부 추가해 충전속도와 에너지 밀도를 높이는 방향으로 개발이 이뤄졌다. 하지만 이로써 전기차들의 평균 주행거리가 500km 전후에 이르고 10년 이상의 충분한 수명도 확보된 지금은 단순히 차세대 전지로 이동하는 것보단 시장이 요구하는 가격과 안전도, 충전속도를 모두 만족하는 배터리 개발이 중요하단 설명이다.

안전의 경우 특히 배터리 화재 발생 시 셀(Ceel) 간 화재 전이를 얼마나 지연시킬 수 있는지 여부가 중요한 문제로 떠오르고 있다. 셀과 모듈 사이에 다양한 재료를 삽입하고 모듈이나 팩에서는 효율적인 가스 배출 및 열 흐름의 최적화, 팩과 BMS(배터리관리시스템) 단에서는 화재를 조기에 감지해 열을 낮추는 시스템 등이 연구되고 있다.

또한 급속충전 성능도 지금은 고가의 배터리를 탑재한 프리미엄 전기차 중심으로 이뤄졌지만 일반 보급형 전기차도 점차 1회 주행거리보단 급속충전 성능 개선 수요가 높아질 것으로 예상됐다. 이를 위해선 연관 소재의 가격 절감, 전극 재설계 등의 기술적 연구 과제가 주어진다.

최 전무는 “현재 도로 위를 달리는 차를 보면 대부분 아반떼나 그랜저와 같은 볼륨(보급형) 시장에 해당하는 차종”이라며 “전기차는 그간 가격이 비싸 주로 프리미엄 모델이 중심이었으나 이젠 볼륨 시장에 집중해 나갈 때”라고 말했다.

이런 측면에서 LFP(리튬인산철)과 LMFP(리튬망간인산철), 코발트 프리 배터리나 망간리치 배터리 등의 주목도가 점차 높아지는 추세다. 특히 각국 전기차 보조금이 점차 줄어들고 있어 배터리의 경제성 제고, 전기차 설계 측면에서의 원가경쟁력 강화 노력이 더욱 중요해진 시점이다.

최 전무에 따르면 LG화학 역시 이 같은 시장 변화에 대응하기 위한 기술 연구들을 이어가고 있다. 이미 양극재뿐 아니라 분리막, 음극용 바인더, CNT(탄소나노튜브) 등 소재를 양산 중이며, 앞서 언급한 안전도 개선 측면에서 배터리 맥과 모듈에 안정성을 높이기 위한 소재들도 개발 중이다.

또한 현재는 로드맵상 하이니켈에 중점을 뒀지만 향후엔 고전압 미드니켈, 리튬니치, 코발트 프리 제품도 개발해야 볼륨 시장 대응이 가능할 것이란 판단 아래 연구 범위를 확대하고 있다. 급속충전의 경우 향후엔 실리콘 음극재 활용을 넘어 도전재(양·음극 활물질 이동 촉진)의 역할도 중요해질 것이며 그와 관련된 충전 특성과 저항 특성을 개선하려는 업계의 노력이 이어질 것으로 전망했다.

최 전무는 “요즘 고객사들과 사업을 논의할 때 양극재뿐 아니라 분리막이나 CNT 등 다양한 요소를 두고 이야기가 진행된다”며 “LG화학은 이제 어떤 단일 소재가 아니라 배터리에 들어갔을 때 필요한 '솔루션'을 고민하고 제공하는 것을 목표로 하고 있다는 점을 기억해달라”고 강조했다.