[서울=뉴스핌] 신수용 기자 = 단결정 양극재 상용화 시점을 두고 배터리 소재사 사이 경쟁이 가속화되고 있다. LG화학, 에코프로비엠과 엘앤에프 등 다수의 기업이 '최초 양산' 타이틀을 놓고 씨름하고 있다.

양극재는 전기차 배터리 원가에 40% 이상을 차지하는 핵심 소재다. 현재 시장에서 주류인 다결정 양극재에 비해 단결정 양극재는 내구성과 안전성이 높은 차세대 소재로 주목받고 있다.

11일 업계에 따르면 LG화학과 에코프로비엠, 엘엔에프, 코스모신소재 등이 단결정 양극재 개발 완료 단계로 상용화 준비 과정에 있다.

층층이 쌓인 구조의 다결정 양극재는 충·방전 과정에서 미셔 균열이 발생한다. 이 같은 과정이 자주 반복될 경우 부서져 불순물이 생기고 배터리 효율이 감소된다. 이같은 현상은 니켈 함량이 높을 수록 심화된다.

단결정 양극재는 여러 금속을 단일 입자화해 쉽게 부서지지 않아 잔해물과 불순물 잘 생기지 않아 배터리의 수명과 용량을 늘리는 장점을 지녔다.

가스 발생량이 다결정 양극재 보다 적어 배터리 내부가 부풀어 오르는 스웰링(Swelling) 현상이 적어 화재 발생 가능성을 낮출 수 있는 것으로 알려져 있다.

단결정 양극재는 양극재 가공 비용을 낮추고 수율도 개선한다. 단결정 양극재는 잔해물이 없어 불량품 발생 확율을 낮추고 수세공정(Washing)을 거칠 필요가 없기 때문이다. 수세공정은 단극재 양극재를 만들 때 반드시 필요한 공정으로 물로 불순물을 제거하는 과정을 뜻한다.

또 차세대 전지로 손꼽히는 전고체 배터리에도 단결정 양극재가 적합한 소재로 주목받고 있다. 테슬라는 2020년 '배터리데이'에서 단결정 양극재를 적용해 반영구적인 배터리를 만들겠다고 선언했다.

다수의 업체가 단결정 양극재 기술 개발을 완료한 가운데 양산 시점을 두고 눈길이 모아지고 있다. 높은 함량의 니켈이 함유된 단결정 양극재가 실제로 차량에 탑재되는 등 대규모 양산 단계에 이른 곳은 없다.

양산을 공식화한 곳은 LG화학 한 곳이다. LG화학은 올해 단결정 양극재를 상용화할 예정이다. 니켈·코발트·망간·알루미늄(NCMA) 등 여러 금속소재를 하나로 뭉쳐 내구성을 높였다. 

에코프로비엠은 단결정 양극재 개발을 끝마치고 상용화 준비 과정에 있다. 업계가 예상하는 양산 시점으로는 이르면 올해 하반기가 될 전망이다.

지난해 엘앤에프는 단결정 양극재 기술에 대한 내부 검증을 완료하고 고객사를 확보해 시양산에 돌입했다. 90% 이상 하이니켈 NCMA(니켈·코발트·망간·알루미늄) 제품이 첫 양산 제품이 될 것으로 알려졌다. 최종 고객사는 테슬라가 될 전망이다.

이 외에도 포스코퓨처엠(이전 포스코케미칼)도 단결정 양극재 개발에 주력하고 있다. 포스코퓨처엠 관계자는 "고객사의 요청에 따라 향후 생산 시기가 결정 될 것"이라고 말했다.

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