포스코퓨처엠, 프리미엄부터 엔트리급까지 모든 전기차 대응할 수 있는 포트폴리오 구축

하이니켈·미드니켈 시제품 개발
보급형·프리미엄 전 전기차 대응

포스코퓨처엠이 프리미엄 전기차용 울트라 하이니켈 양극재부터 보급형 전기차용 양극재까지 시제품 개발에 성공해 다양한 전기차 모델에 대응할 수 있는 양극재 포트폴리오를 구축했다고 21일 밝혔다.

울트라 하이니켈 양극재는 니켈 함량을 95% 이상으로 늘려 에너지 밀도를 높인 양극재로, 주행거리를 극대화한 프리미엄 소재다. 포스코퓨처엠은 현재 주력으로 생산하는 니켈 함량이 80% 이상인 제품보다 고스펙인 울트라 하이니켈 양극재 제품을 내세워 미국, 유럽 등 선진시장의 프리미엄급 전기차 및 도심항공교통(UAM) 시장으로 진출을 확대할 계획이다.

울트라 하이니켈 양극재는 니켈 함량이 매우 높아 에너지 밀도를 극대화했다는 장점이 있는 반면, 상대적으로 열 안정성이 낮고 배터리 수명도 짧은 편이다. 포스코퓨처엠은 이 같은 약점을 공정 변주를 통해 해결했다. 원료를 한 단위 입자 구조로 결합한 단결정 소재는 충·방전 과정에서 균열이 적다. 주요 원료를 단결정 소재로 만들어 기존 다결정 소재와 복합 사용했으며 부원료 투입 후 표면 코팅을 통해서도 구조 안정성을 높였다.

스탠더드 전기차 시장을 대상으로는 고전압 미드니켈 양극재 시제품 개발에 성공했다. 고전압 미드니켈 양극재는 비싼 니켈 함량을 60% 수준으로 낮추고 그만큼 낮아지는 에너지 밀도를 전압을 높여 해결했다. 망간 비율을 높이고 단결정화를 통해 충·방전 시 수축·팽창을 최소화해 안정성은 더 높였다.

엔트리급 전기차는 니켈·코발트 비중을 낮추고 망간 비중을 높인 망간리치(LMR) 배터리 양극재를 개발했다. 소재 재활용을 고려하면 가격이 리튬인산철(LFP) 배터리와 비슷하고 에너지 밀도는 30%가량 더 높아 향후 경쟁력이 높아질 것으로 기대된다. 제너럴모터스(GM), 포드 등 글로벌 완성차 업체들은 LMR 배터리 사용 계획을 밝힌 상태다.

포스코퓨처엠은 포스코홀딩스 미래기술연구원과 함께 연내로 LMR 양극재 양산 기술을 확보할 계획이다. 포스코퓨처엠은 “개발한 제품을 자동차 및 배터리 업계의 요청에 대응해 적기 생산·공급할 수 있도록 양산 기술을 확보할 계획”이라며 “미래기술연구원을 통해 황화리튬, 고체전해질, 리튬메탈음극재 등 차세대 소재 연구개발을 진행하겠다”고 밝혔다.

박유빈 기자 yb@segye.com