차세대 '하이니켈 배터리' 전쟁…LG엔솔·SK온·삼성SDI 양산 시작

충전용량·출력 대폭 늘어
신기술로 안전성 개선

LG에너지솔루션, SK온, 삼성SDI 등 전기차 2차전지 업체들이 차세대 하이니켈 배터리 양산을 본격화하고 있다. 니켈 함량을 크게 늘린 하이니켈 배터리는 기존 전기차 배터리보다 용량과 출력을 높일 수 있어 대표적인 미래 먹거리로 꼽힌다. 글로벌 완성차업체들도 하이니켈 배터리를 자사의 전기차에 장착할 계획을 세우고 있다.

18일 업계에 따르면 LG에너지솔루션과 SK온은 각각 차세대 하이니켈 배터리인 ‘NCMA(니켈·코발트·망간·알루미늄)’와 ‘NCM9’ 양산을 연내 시작한다. 삼성SDI는 지난달 차세대 하이니켈 배터리 ‘젠5’ 양산을 시작했다. 세 회사의 하이니켈 배터리는 양극재에 들어가는 니켈 함량을 60~70%에서 80~90%로 크게 높였다는 공통점이 있다. 니켈 비중을 늘리면 에너지 밀도가 높아져 전기차 1회 충전 시 주행거리가 증가한다. 출력이 더욱 높은 전기차를 제조하는 것도 가능하다.

배터리업체들이 지금까지 하이니켈 배터리를 양산하지 않았던 것은 안전성 문제 때문이다. 니켈 비중을 높일수록 배터리 성능은 개선되지만 안전성이 떨어진다. 하지만 국내 배터리 3사는 이를 각자의 기술로 보완했다. SK온은 배터리 내부 분리막을 쌓을 때 양극과 음극을 지그재그 모양인 ‘Z’ 형태로 감싸 두 극을 완벽히 분리했다. 삼성SDI는 알루미늄 소재와 특수코팅 기술을 더해 배터리 열화를 최소화했다. LG에너지솔루션도 알루미늄을 추가해 안전성을 높였다.

국내 3사의 하이니켈 배터리가 적용된 전기차는 올 연말부터 잇따라 출시된다. BMW는 삼성SDI 젠5를 장착한 전기 스포츠유틸리티차량(SUV) iX를 다음달 내놓을 계획이다. iX는 유럽(WLTP) 기준 한 번 충전에 630㎞를 달릴 수 있다. SK온의 NCM9이 적용된 포드의 전기 픽업 F-150 라이트닝은 내년 봄 나올 예정이다. F-150 라이트닝은 지난 5월 공개 후 예약대수만 12만 대를 넘는 등 초대형 인기 모델로 기대를 모으고 있다. 제너럴모터스(GM)는 LG에너지솔루션의 NCMA를 적용한 전기 픽업 허머를 연말 선보인다. LG에너지솔루션이 현대자동차그룹과 함께 인도네시아에 짓는 배터리 합작공장도 2024년 상반기부터 NCMA를 생산할 예정이다.

CATL, BYD 등 중국 배터리 업체들은 국내 3사와 달리 리튬인산철(LFP) 배터리를 내세우고 있다. 상대적으로 안전성이 높고 가격이 싸다. 테슬라와 폭스바겐 등이 소형 및 저가형 모델에 LFP 배터리를 장착하기로 결정한 것도 이 때문이다. 다만 에너지밀도가 낮아 주행거리가 짧다는 단점이 있다.

최근에는 LFP 배터리에 들어가는 원재료 가격도 급등하고 있다. 장정훈 삼성증권 애널리스트는 “국내 배터리 3사가 하이니켈로 가면서 LFP와의 격차는 더 벌어질 가능성이 높다”고 말했다.

김일규 기자 black0419@hankyung.com