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재료과학

에코프로비엠 하이니켈 양극재란?

by №℡ 2021. 3. 8.

■□ 에코프로비엠

에코프로비엠은 배터리 소재업체다.


하이니켈 NCM(니켈·코발트·망간), NCA(니켈·코발트·알루미늄) 양극재를 동시에 생산하고 있다.

2016년 5월 국내 최대 대기환경 기업 에코프로에서 분할, 국내 1위 양극재 기업 에코프로비엠이 탄생했다.

2004년 정부 과제인 하이니켈 양극재 개발 프로젝트에 참여했고, 이 기술이 2008년 삼성SDI에서 상용되면서 국내 양극재 선두 기업 반열에 올랐다.

회사의 하이니켈 양극재 기술은 국가핵심기술로 관리되고 있다.

■□ 하이니켈 양극재 수요 증가

전기차 시장이 개화하면서 하이니켈 양극재 시장 선점 경쟁이 시작됐다.

전동공구 배터리용 하이니켈 양극재 수요가 올해는 전기차 배터리로 확대될 전망이다.

국내 1위 에코프로비엠은 테슬라를 앞세운 파나소닉·스미토모 메탈 마이닝 연합을 제치고, 세계 1위 자리에 오르겠다는 계획을 가지고 있다.

시장조사업체 SNE리서치는 하이니켈 양극재 시장은 올해부터 매년 33% 성장해 2025년 275만톤까지 늘어날 것으로 전망했다.

■□ 강점과 기회

에코프로비엠의 강점은 하이니켈 양극재 기술력이다.

에코프로비엠이 2008년 상용화한 NCA 양극재는 니켈 80%의 하이니켈 제품이다.

삼성SDI의 전동공구용 배터리에 양극재 제품을 적용하면서 에코프로비엠은 하이니켈 양극재 시장에 진입했고, 10년 넘게 양극재 메인 공급사 지위를 유지하고 있다.

하이니켈 시장은 올해를 기점으로 더욱 커질 것으로 보인다.

에코프로비엠은 이에 맞춰 하이니켈 생산 능력을 확대한다.

앞으로 3년간 하이니켈 양극재 생산능력을 18만톤으로 끌어 올릴 계획이다.

■□ 하이니켈 양극재란?

배터리의 특성을 이야기할 때 가장 먼저 언급되는 것 중의 하나가 바로 ‘용량’과 ‘출력’ 인데, 이 특성을 결정하는 주 소재가 바로 양극 소재이다.

양극은 얇은 알루미늄 기재와 활물질, 도전재, 바인더로 구성되며 리튬산화물로 구성된 활물질에 소량의 도전재를 넣어 전도성을 높이고, 바인더를 넣어 이들이 잘 붙을 수 있게 돕는 것을 ‘합제’라고 하는데, 이 합제를 얇은 알루미늄기재 양쪽에 바르면 양극이 만들어진다.

양극의 특성을 나타내는 것은 활물질로, 활물질에 따라 저장되는 전자(electron)의 수가 달라지기 때문에 배터리의 용량과 전압도 달라진다.

리튬과 산소 그리고 다른 물질이 만나 무수한 활물질이 탄생할 수 있지만, 현재 배터리로서 적합한 성능을 내는 양극 활물질은 크게 5가지 이다.

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 갖고있다.

현재 전기자동차용 배터리의 양극 소재로는 주로 NCA, NCM, LFP 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 의미하는데 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.

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