[배터리체크포커스]<4>미래 배터리 쟁탈전④리튬메탈에 전구체·코발트 프리 배터리도 개발
최근 탈중국과 성능 개선이라는 두 마리 토끼를 모두 잡을 수 있는 콘셉트의 미래형 배터리가 부각되고 있다. 코발트와 같이 비싼 원료 사용 비중을 줄이는 신기술도 개발되는 중이다.
9일 관련업계에 따르면 LG에너지솔루션(421,000원 ▲15,000 +3.69%)·삼성SDI(480,000원 ▲8,500 +1.8%)·SK(339,500원 ▼2,500 -0.73%)온 3사는 모두 리튬메탈배터리 개발에 나선 상태다. 이 배터리는 기존 리튬이온배터리의 흑연 음극재를 금속 리튬으로 대체한 제품이다. 글로벌 시장에서 중국 의존도가 90% 수준에 달하는 흑연을 사용하지 않으면서 동시에 1회 충전으로 800㎞ 주행이 가능하다.
리튬메탈배터리의 약점은 충·방전 과정에서 나뭇가지 모양의 리튬 결정체가 형성돼 수명과 안정성을 떨어뜨리는 덴드라이트 현상이다. LG에너지솔루션은 이 현상을 해결할 수 있는 '응집 억제형 신규 액체 전해액'을 개발했다. 삼성SDI의 경우 '겔 고분자 전해질'을 적용해 덴드라이트를 억제하는 기술을, SK온도 리튬메탈 음극 표면에 보호막을 형성해 배터리의 안전성과 수명을 끌어올리는 기술을 각각 확보했다.
최근 포스코퓨처엠(218,000원 ▲500 +0.23%)·금호석유화학(131,000원 ▲1,100 +0.85%)·BEI 3사도 '무음극 리튬메탈배터리'를 개발하기로 했다. 음극재를 사용하지 않고, 이 공간을 활용해 에너지밀도를 30~50% 높인 차세대 고성능 배터리다. 무게가 가벼워 드론을 비롯한 항공모빌리티와 고성능 전기차, 로보틱스 등 신규 시장 공략에 유리하다는 평가다.
LG화학(355,000원 ▲10,500 +3.05%)과 같은 기업은 '전구체 프리 양극재'의 양산을 지난해 시작했다. 전구체는 중국 의존도가 약 90%에 달하는 양극재 중간 소재다. LG화학은 전구체를 따로 만들지 않고 맞춤 설계된 메탈에서 바로 소성해 양극재를 만드는 방식을 개발했다.
'코발트 프리'도 미래 핵심 기술로 간주되고 있다. 코발트는 배터리의 부피와 무게를 줄이고, 안정성을 높여주는 역할을 담당하는 핵심 원료다. 보통 삼원계(NCM·NCA) 배터리에서 비중이 15~20% 수준인 것으로 알려졌다. 다만 최근 약 1년 동안 글로벌 시세가 3배 급등하는 등 가격 안정성이 떨어지는 모습이다.
배터리업계 관계자는 "코발트 비중을 5% 이하로 줄인 하이니켈, LMR(리튬망간리치)·NMX(코발트프리) 등의 개발을 통해 바뀐 시장 상황에 대응하고 있다"며 "배터리 가격을 낮출 수 있어야 전기차의 대중화 시점을 더 앞당길 수 있을 것"이라고 강조했다.
