이차전지 양극재의 종류는 사용되는 광물의 종류에 따라 LCO, LMO, NMC, LFP, NCA로 나뉩니다. 각 물질의 기본 특성이 다르기 때문에 각기 다른 특징과 성능을 보입니다. 현재 전기자동차에 가장 많이 적용되는 양극재는 에너지 밀도가 높고, 사이클 수명이 긴 NMC입니다. 한국의 대표적인 이차전지 양극재 회사로는 포스코케미칼, 에코프로, 에코프로비엠, LG화학 등이 있습니다.
이차전지 양극재의 종류
양극재는 이차전지의 핵심 재료 중 하나로, 통상적으로 전이금속 산화물 또는 인산염으로 구성됩니다. 양극 재료에는 다음과 같은 몇 가지 유형이 있습니다: 코발트산리튬(LCO), 리튬망간산화물(LMO), 리튬 니켈 망간 코발트 산화물(NMC), 인산철리튬(LFP), 리튬 니켈 코발트 알루미늄 산화물(NCA). 이러한 물질들 중에서 가장 중요한 양극 물질은 전지의 구체적인 적용 및 성능 요구사항에 따라 달라진다고 보면 됩니다. 예를 들어, LCO는 휴대전화 및 노트북과 같은 작고 고에너지 밀도 애플리케이션에 일반적으로 사용되는 반면, LFP는 전기 자동차와 같이 안전성과 수명을 요구하는 애플리케이션에서 선호됩니다. NMC는 높은 에너지 밀도, 긴 사이클 수명 및 낮은 비용으로 인해 전기차에 가장 적극적으로 활용되는 소재입니다. NMC 배터리의 경우 전기 자동차, 그리드 스토리지 및 가전제품을 포함한 광범위한 응용 분야에서 사용되고 있습니다.
현재 가장 많이 쓰이고 있는 NMC 양극재에 대해 좀 더 자세히 설명하겠습니다. NMC 양극재는 일반적으로 리튬, 니켈, 망간 및 코발트 산화물의 조합으로 다양한 비율로 구성됩니다. NMC 구성 금속의 비율을 조절하고 입자 형태를 최적화함으로써 높은 에너지 밀도와 안전성 향상의 수준을 고도화하는 방향으로 개발 및 적용 중입니다. 예를 들어, NMC 111은 니켈, 망간 및 코발트가 동일한 면적을 갖는 양극 조성물을 의미하며, NMC 622는 망간 및 코발트보다 니켈이 2배 많은 양극을 의미합니다. NMC 양극재가 상대적으로 적용이 많이 되는 이유 중 하나는 높은 에너지 밀도를 가지고 있기 때문입니다. 이것은 NMC 양극재가 단위 무게당 많은 에너지를 제공할 수 있다는 것을 의미합니다. 또한, NMC 양극재는 사이클 수명이 길기 때문에 성능의 큰 저하 없이 여러 번 충방전이 가능합니다. 따라서 긴 사이클 수명이 중요한 전기 자동차와 같은 응용 분야에서 사용하기에 적합합니다. 하지만, NMC 양극재가 가지는 대표적인 문제는 특정 조건에서 열폭주가 발생하기 쉽고, 이는 안전 문제로 이어질 수 있다는 것입니다. 연구자들은 이 문제를 해결하기 위해 새로운 NMC 양극 조성물 및 처리 방법을 개발하고 있습니다. 이러한 연구개발은 NMC 양극재의 성능과 비용대비 효과를 더욱 향상시키고, 배터리 산업의 지속적인 성장을 견인하는 데 도움이 될 것으로 판단됩니다.
이차전지 양극재 관련 한국 제조사
포스코케미칼
포스코케미칼은 한국 최대의 철강회사 중 하나인 포스코의 자회사로서 소재과학 및 제조 분야에서 다양한 자원과 전문지식을 보유하고 있다. 특히 이차 전지 산업을 위한 배터리 재료를 포함하여 광범위한 화학 물질과 재료를 생산합니다. 이 회사는 지속가능하고 친환경적인 제품과 공정에 대한 집중력이 강한데, 전기차와 에너지 저장 시스템에 대한 수요가 지속적으로 증가함에 따라 배터리 산업에서 그 중요성이 점점 커지고 있습니다. 포스코케미칼의 제품으로는 리튬코발트산화물(LCO), 리튬니켈코발트망간산화물(NCM), 리튬철인산화물(LFP) 등 양극재와 인조흑연 등 음극재가 있습니다. 포스코케미칼은 지속가능하고 친환경적인 배터리 소재를 개발하기 위해 노력하고 있으며, 혁신적인 제품과 기술로 여러 상을 받았습니다. 포스코케미칼은 세계 유수의 배터리 제조업체들과 파트너십을 맺고 제품에 필요한 고품질 소재를 안정적으로 공급할 수 있도록 지원하고 있습니다.
에코프로
에코프로는 2차전지 산업을 위한 양극재 등 첨단 배터리 소재 개발 및 생산을 전문으로 하는 기업입니다. 이 회사의 제품은 리튬 이온 기반의 양극 재료, 니켈-금속 수소화물, 리튬 폴리머 화학 등이 있습니다. 에코프로는 특히 전기차 배터리에 널리 사용되는 리튬니켈코발트망간산화물(NCM) 화학 기반의 고성능 양극소재 개발의 선구자로 평가됩니다. 이 회사는 음극 재료, 전해질 및 분리막을 포함한 다양한 고급 재료도 개발한 바 있습니다. 에코프로는 전고체 배터리와 나트륨 이온 배터리를 포함한 차세대 배터리 기술 연구 개발에 주력하고 있습니다. 에코프로는 지속가능성을 위해 노력하고 있으며, 재활용 소재의 사용과 환경영향이 적은 고용량 배터리 개발 등 여러 친환경 이니셔티브를 시행하고 있습니다. 또한 그들의 제품을 위한 고품질의 재료를 공급하기 위해 전 세계의 주요 배터리 제조업체들과 파트너십을 맺고 있습니다.
에코프로비엠
에코프로비엠은 배터리 공급망의 핵심인 이차전지 양극재 원료 생산을 전문으로 하는 에코프로의 자회사입니다. 이 회사는 리튬, 니켈, 코발트, 망간, 알루미늄 등 다양한 원료를 전 세계 배터리 제조업체에 공급하고 있습니다. 고성능 양극재 생산에 필수적인 고품질 원료를 생산하기 위해 공침, 분무건조, 수열합성 등의 다양한 첨단 기술과 공정을 활용하고 있습니다. 에코프로비엠은 지속가능성을 위해 노력하고 있으며, 소재 생산을 위한 친환경 공정을 개발하여 배터리 산업의 환경 영향을 줄이는 데 도움이 되고 있습니다.
LG화학
LG화학은 배터리 소재 산업에서 막강한 존재감을 갖고 있는 국내 최대 화학기업 중 하나입니다. 리튬코발트산화물(LCO), 리튬니켈코발트알루미늄산화물(NCA), 리튬니켈망간코발트산화물(NCM) 등 양극재와 인조흑연 등 음극재를 포함한 광범위한 전지재료를 생산하고 있습니다. LG화학은 전 세계 주요 자동차 회사들과 협력 관계를 맺고 있으며, 전고체 배터리와 리튬-황 배터리를 포함한 차세대 배터리 기술 연구 개발에 주력하고 있습니다.
