SK이노베이션, 한번 충전에 500km 가는 배터리 세계최초 개발

(서울=뉴스1) 송상현 기자 = SK이노베이션이 기존 대비 성능이 약 30% 향상된 전기자동차 배터리 양산을 앞두고 있다. 배터리 속 니켈 비중을 최고 80%까지 높이는 기술 개발에 성공했기 때문이다. 한번 충전으로 500㎞를 달리는 전기차를 개발하겠다는 목표도 가시권에 들어왔다.

30일 SK이노베이션에 따르면 오는 12월 세계 최초로 중대형 파우치전지 양극재에 니켈, 코발트, 망간의 비율을 각각 80%, 10%, 10%로 맞춘 NCM811 배터리의 양산에 돌입한다.

지금까지 중대형 배터리에는 니켈, 코발트, 망간의 비율이 6:2:2인 NCM622가 일반적으로 사용됐다. 그러나 주행 거리를 늘리고 원가경쟁력을 확보하기 위해서는 니켈 함량을 높이고 코발트 함량을 낮춰야 하는 숙제를 가지고 있었다. 니켈 함량이 높을수록 에너지 밀도가 증가하고 코발트는 희귀금속으로 최근 가격이 급등하고 있어 생산원가에 부담을 줬다.

LG화학과 삼성SDI도 노트북, 전기자전거 등에 쓰이는 소형 원통형 배터리를 중심으로 NCM811을 적용해왔다. 그러나 니켈 함량을 높일 수록 안정성이 떨어지고 폭발위험이 커져 전기차에 들어가는 중대형 파우치전지에는 채택이 어려웠다.

이런 기술적 한계를 SK이노베이션은 분리막 기술을 통해 극복했다. SK이노베이션 배터리연구소는 분리막 양면에 세라믹 코팅을 하고, 열 저항이 높은 바인더를 사용해 고온에서 버틸 수 있도록 했다. 또한 양극재를 알루미늄 등 이종복합성분으로 특수 코팅해 충·방전이 반복될수록 배터리 부피가 팽창하는 문제를 해결하고 배터리 수명도 늘렸다.

특히 NCM811은 에너지밀도를 높여 주행거리를 약 30% 정도 늘리는 효과를 가져다 준다. 최근 LG화학이 GM 순수전기차 볼트(Bolt)에 적용한 60KWh 배터리가 1회 충전으로 최대 383㎞를 달릴 수 있는 것을 감안하면 NCM811 적용만으로 500㎞에 근접하는 주행거리를 낼 수 있는 셈이다.

SK이노베이션은 NCM811 배터리 양산에 본격 돌입해, 올해 12월 ESS용 공급을 시작으로 내년 3분기에는 양산 전기차량에도 이를 공급할 예정이다. SK이노베이션의 고객사는 다임러벤츠그룹과 현대·기아자동차 등이다. NCM811 배터리는 증설 중인 서산 배터리 제2공장의 신규 생산라인에서 본격적으로 생산될 예정이다.

SK이노베이션은 앞으로도 니켈 비중을 계속 올려 에너지밀도를 높인다는 계획이다. 니켈 함량을 90%까지 높인 배터리도 개발률이 80%를 웃돌고 있다.

SK이노베이션 관계자는 "현재 니켈 함량을 높이는 양극재를 활용해 500㎞ 이상 주행이 가능한 전기차 개발에 주력하고 있으며, 향후 SK이노베이션만의 세계 최고 수준의 기술을 바탕으로 2020년까지 700㎞이상 주행 가능한 배터리를 개발할 계획"이라고 말했다.

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