[데일리한국 김정우 기자] 국내 배터리업계가 신소재 기술력 등을 기반으로 차세대 배터리 성능 경쟁력 우위를 점하기 위해 잰걸음을 하고 있다.

LG화학은 이달 청주 양극재 공장에서 차세대 배터리용 하이니켈 단입자(단결정) 양극재 양산을 시작, 다음달부터 첫 생산 물량을 글로벌 고객사로 공급한다. 2027년까지 단입자 양극재 생산라인을 구미 공장으로 확장하고 총 생산규모를 연산 5만t 이상으로 확대할 계획이다.

단입자 양극재란 니켈, 코발트, 망간 등 배터리 원료인 여러 금속을 하나의 입자 형상으로 만든 소재로 차세대 배터리의 핵심 과제인 수명과 용량 개선을 가능케 하는 기술로 평가된다.

기존 양극재는 금속 입자들을 작게 뭉쳐 만든 다입자(다결정) 구조로 충·방전이 반복될수록 소재 사이에 틈이 벌어지고 여기서 가스가 발생하며 전지 수명이 점차 줄어드는 문제가 있다. 반면 내구성이 높은 단입자 양극재를 사용하면 가스 발생이 적어 안정성이 높아지고 배터리 수명을 30% 이상 늘릴 수 있다. 또한 단입자 양극재는 기존 대비 밀도를 높일 수 있어 배터리 용량도 10% 이상 늘어난다.

국내에서 하이니켈 단입자 양극재를 양산하는 것은 LG화학이 처음이다. LG화학은 배터리의 가스 발생 문제 해결을 위해 2021년부터 본격적인 연구개발(R&D)에 착수했다. 초기 양산에서는 단입자 양극재와 기존 양극재를 2대 8 비율로 혼합·생산하고 순차적으로 단입자로만 이뤄진 양극재로 바꿔나갈 계획이다. 

아울러 LG화학은 니켈 비중 95% 수준의 울트라 하이니켈 기술로 양극재 시장을 선도한다는 방침이다. 강점인 양극재 외에도 분리막, 탄소나노튜브(CNT) 등 부가소재 사업을 육성하고 퓨어 실리콘 음극재, 전고체 배터리 전해질 등 신소재 R&D를 적극 추진한다.

분리막은 LG화학이 자체 보유한 세계 최고 수준의 코팅 기술력과 차별화된 원단 기술을 보유한 도레이와 협업을 통해 한국, 유럽, 미국 시장까지 입지를 확대할 계획이다. 특히 미국 인플레이션 감축법(IRA)에서 분리막이 ‘배터리 부품’으로 지원 대상에 포함돼 사업 기회는 더 커질 것으로 기대하고 있다.

CNT, 음극바인더(음극 활물질의 안정화 작용), 양극분산제(양극 도전재를 양극재 내 균일하게 분포·분산) 등 전지 부가소재 사업도 적극 확대한다. 특히 LG화학은 CNT에 독자기술 기반의 코발트계 촉매를 사용해 배터리 품질에 영향을 줄 수 있는 자성이물 함량을 낮춰 세계 최고 수준의 품질을 갖고 있다고 밝혔다.

이밖에 LG화학은 차세대 배터리 시장 공략을 위해 퓨어 실리콘 음극재, 전고체용 전해질, 에어로겔을 비롯한 배터리 화염차단소재 등 혁신 소재 기술을 바탕으로 성장 기회를 적극 모색할 방침이다.