삼성SDI, 'NCA 배터리' 출력 자신감 비결은?

니켈 88% NCA 양극재 연내 개발 마무리…내년 양산

에너지 밀도 20% 확대, 배터리 원가는 20% 축소 등

삼성SDI 배터리가 탑재된 BMW i8

삼성SDI가 독자 기술력으로 NCA(니켈·코발트·알루미늄) 양극재를 개발 중이다. 이미 소형전지에는 적용된 상태로 연내 전기차용 NCA 양극재 및 배터리 개발을 완료한다는 계획이다.

4일 관련 업계에 따르면 삼성SDI는 니켈 함량이 88%에 달하는 전기차용 하이니켈 NCA 양극소재 개발을 올해 4분기에 마무리하고 내년 중 차세대 전기차 배터리 젠(Gen)5에 적용한다.

당초 삼성SDI는 2023년 젠5 양산을 본격화 할 계획이었지만 고객사의 전기차 개발에 따라 시기를 앞당긴 것으로 전해진다. NCA 양극재가 적용된 젠5 배터리는 2021년부터 10년간 독일 BMW 5세대 전기차에 탑재된다.

회사 관계자는 "NCA는 NCM(니켈·코발트·망간), LMO보다 출력과 에너지밀도가 높아 전동공구에서 주로 사용되고 있는데, 이번에 전기차용이 개발되면 주행거리 증대에도 기여할 수 있을 것"이라고 전했다.

NCA는 NCMA(니켈·코발트·망간·알루미늄)와 함께 차세대 배터리 시장을 선도할 양극재로 불린다. 삼성SDI의 NCA 양극재는 기존 양극재 대비 에너지 밀도가 20% 높아 한 번의 충전으로도 600km 이상 주행이 가능하다.

kWh당 배터리 원가는 20% 이상 낮췄다. 가격변동성이 크면서도 비싼 코발트를 대체하면서다. 런던금속거래소에 따르면 현재 코발트 가격(약 톤당 3만3000달러)은 니켈(1만5000달러)보다 2배 비싸다.

무엇보다도 안전성 향상에 주력했다. 지난 2004년 첫째도 안전, 둘째도 안전, 셋째도 안전이라는 이른바 'K-812 일류화 전략'을 세운 삼성SDI는 NCA 양극재 개발에서도 이를 반영했다.

삼성SDI가 개발한 NCA 양극재는 리튬이온이 빠르게 움직이면서 화재 위험을 높여도 배터리 내부를 안정적으로 유지하는 것으로 알려졌다. 알루미늄이 배터리 온도가 급상승하는 것을 막는다.

이에 충·방전에서도 강점을 보일 전망이다. 스탠포드대학 연구팀은 이와 관련 NCM 배터리는 1000회까지 충·방전하면 열화가 시작되지만 NCA는 7500회 충·방전에도 용량 축소 현상이 일어나지 않는다고 밝혔다.

이밖에도 삼성SDI는 꿈의 배터리로 불리는 전고체 배터리 개발에도 속도를 내고 있다. 전고체 배터리 상용화 시점은 2027년으로 제시했다.

회사 관계자는 "고함량의 니켈이 들어가는 더욱 안전한 하이니켈 NCA 양극 소재 개발을 지속할 예정"이라며 "초격차 기술 확보로 배터리 시장을 리딩할 것"이라고 강조했다.