LG화학, 하이니켈 단입자 양극재 양산…배터리 수명·용량↑

[이데일리 박순엽 기자] LG화학이 국내 최초로 하이니켈 단입자 양극재 양산에 돌입했다.

LG화학(051910)은 이달부터 청주 양극재 공장에서 차세대 배터리(이차전지)용 하이니켈 단입자(단결정) 양극재 양산을 시작했다고 26일 밝혔다. 첫 생산 물량은 오는 7월부터 글로벌 고객사로 보내질 예정이다. 더 나아가 2027년까지 단입자 양극재 생산 설비를 구미 공장으로 확장하고 총생산 규모를 연산 5만톤(t) 이상으로 확대할 계획이다.

단입자 양극재란 니켈·코발트·망간 등 여러 금속을 하나의 입자 형상(One-body)으로 만든 소재로, 수명과 용량이라는 차세대 전지의 핵심 과제를 해결할 열쇠로 꼽힌다.

기존 양극재는 금속 입자들을 작게 뭉쳐 만든 다입자(다결정) 구조였다. 충전과 방전이 반복될수록 소재 사이에 틈이 벌어지고, 그 틈에서 가스가 발생하며 전지 수명이 점차 줄어든다. 그러나 내구성이 높은 단입자 양극재를 사용하면 가스 발생이 적어 안정성이 높아지고 배터리 수명이 기존보다 30% 이상 늘어난다.

배터리 수명 저하 문제는 그동안 전기차 보급을 가로막는 장벽으로 여겨져 왔던 만큼 단입자 양극재가 기존 배터리 한계를 뛰어넘는데 기여할 것으로 기대된다.

단입자 양극재는 기존 양극재보다 밀도를 높일 수 있어 배터리의 용량도 10% 이상 늘어난다. 예를 들어 기존 양극재로 만든 배터리를 탑재한 전기차가 한 번 충전에 500킬로미터(km)를 간다면, 같은 크기의 단입자 양극재 배터리로는 550km 이상 주행할 수 있다.

국내에서 하이니켈 단입자 양극재를 양산하는 건 LG화학이 처음이다. LG화학은 배터리의 가스 발생 문제가 고객의 고충(페인 포인트·pain point)인 것을 파악하고, 이를 개선하고자 지난 2021년부터 본격적인 연구개발에 착수했다.

LG화학은 초기 양산에선 단입자 양극재와 기존 양극재를 2대 8 비율로 혼합해 생산한 뒤 점차 단입자만 100% 들어간 양극재로 바꿔나갈 계획이다. 적용 제품도 파우치형을 비롯해 4680(지름 46mm·길이 80mm) 원통형 배터리 등에 확대 적용할 방침이다.

신학철 LG화학 부회장은 “하이니켈 단입자 양극재는 미래 배터리 소재 시장의 판도를 바꿀 혁신이자, 고객들의 고충을 해결할 열쇠”라며 “전지 소재 기술력과 다각화된 제품 포트폴리오를 바탕으로 시장을 이끌며 글로벌 최대 종합 전지 소재 회사로 도약해 나갈 것”이라고 말했다.

단입자 양극재를 양산하는 LG화학 청주공장 전경 (사진=LG화학)