울트라 하이니켈 양극재, 주행거리·안전성·수명 향상
고전압 미드니켈 양극재, 에너지밀도·가격경쟁력·안전성 향상
포스코퓨처엠은 프리미엄 전기차용 울트라 하이니켈 양극재와 고전압 미드니켈 양극재의 파일럿 개발에 성공했다고 21일 밝혔다.
현재 회사는 N8x 중심의 프리미엄 양극재를 생산 및 공급 중이다. 이번 소재 개발로 다양한 고객 수요에 대응할 수 있게되면서 시장 경쟁력을 한 층 강화했다는 평가다.
울트라 하이니켈 양극재는 니켈 함량을 95% 이상 늘리는 방식으로 에너지밀도를 높여 주행거리를 극대화한 프리미엄 소재다. 포스코퓨처엠은 미국·유럽 등 선진시장의 프리미엄급 전기차는 물론 미래교통으로 주목받는 도심항공교통(UAM)에 공급할 계획이다.
향후 모빌리티의 AI 활용 확대와 자율주행성능 고도화에서 다량의 전력 사용이 필수적인 가운데, 에너지밀도를 극대화한 울트라 하이니켈 양극재 수요는 크게 늘어날 전망이다.
다만 울트라 하이니켈 양극재는 니켈의 함량이 높아 열안정성이 낮고 배터리 수명이 짧은 편이다. 이에 포스코퓨처엠은 주요 원료를 하나의 단위 입자구조로 결합한 단결정(single-crystal) 소재를 기존 다결정 소재와 복합 사용해 요구 성능을 확보했다.
단결정 소재는 단단한 입자구조로 충·방전 과정에서 균열이 적다. 여기에 부원료 투입과 소재표면 코팅으로 구조 안정성을 높였다. 소성공정 생산성 향상을 통해 원가경쟁력을 확보할 수 있게됐다.
이와 함께 스탠다드 전기차 시장을 겨냥한 고전압 미드니켈 양극재 파일럿 개발도 완료했다.
니켈 함량을 60% 내외로 낮춰 가격 부담을 줄인 대신, 고전압을 통해 에너지밀도 저하 문제를 보완했다. 망간 비율을 높이고 단결정화를 통해 충·방전 시 수축·팽창을 최소화해 안전성을 강화했다.
또한 제조 시 무공침 전구체를 활용하고 고가의 니켈·코발트 비율을 줄이는 한편 수산화리튬 대신 저렴한 탄산리튬을 사용해 가격경쟁력을 끌어올렸다.
회사측은 국내외 완성차 및 배터리사 등 고객사 요청 시 적기에 생산·공급할 수 있도록 양산 기술 확보에 속도를 낼 방침이다.
앞서 지난 5월 GM, 포드 등 글로벌 완성차사들이 LMR 배터리 채용 계획을 밝힌 바 있다. 이 가운데 회사측은 포스코그룹 R&D를 총괄하는 포스코홀딩스 미래기술연구원과 LMR 양극재도 파일럿 개발을 마치고 연내 양산기술을 확보키로 했다.
LMR 양극재는 기존 양극재 생산라인 활용이 가능하고 LFP 양극재와 다르게 리사이클링 가치가 우수해 LFP를 빠르게 대체할 차세대 소재로 주목받고 있다.
한편, 포스코그룹은 포스코홀딩스 미래기술연구원에서 황화리튬, 고체전해질, 리튬메탈음극재와 같은 차세대 소재 연구개발도 진행해 미래 배터리 산업을 선도할 방침이다.
