포스코퓨처엠, 엔트리부터 프리미엄 전기차까지…양극재 포트폴리오 완성

<사진=포스코퓨처엠>

포스코퓨처엠이 프리미엄 전기차용 울트라 하이니켈 양극재와 고전압 미드니켈 양극재의 파일럿 개발에 성공했다고 21일 밝혔다.

포스코퓨처엠은 현재 N8x(니켈 함량 80% 이상의 하이니켈 양극재) 중심의 프리미엄 양극재를 생산 공급하고 있으며, 이번에 개발한 소재의 양산 공급을 통해 다양한 고객 수요에 대응함으로써 양극재 시장에서의 사업경쟁력을 더욱 강화할 수 있을 것으로 기대된다.

울트라 하이니켈 양극재는 니켈 함량을 95% 이상으로 늘림으로써 에너지밀도를 높여 주행거리를 극대화한 프리미엄 소재로, 포스코퓨처엠은 미국·유럽 등 주요 선진시장의 프리미엄급 전기차는 물론 미래교통으로 주목받고 있는 도심항공교통(UAM)에 공급할 목적으로 개발을 진행 중이다. 향후 모빌리티의 AI 활용 확대와 자율주행성능 고도화에는 다량의 전력사용이 필수적이므로, 에너지밀도를 극대화한 울트라하이니켈 양극재 수요가 크게 늘어날 전망이다.

울트라 하이니켈 양극재는 니켈 함량이 높아 상대적으로 열안정성이 낮고 배터리 수명도 짧은 편이지만, 포스코퓨처엠은 주요 원료를 하나의 단위 입자구조로 결합한 단결정(single-crystal) 소재를 기존 다결정 소재와 복합 사용하여 요구성능을 확보했다. 단결정 소재는 단단한 입자구조로 충·방전 과정에서의 균열이 적고, 여기에 부원료 투입과 소재표면 코팅을 통해 구조 안정성을 더욱 높였다. 소성공정 생산성 향상을 통해 원가경쟁력도 확보할 수 있도록 했다.

포스코퓨처엠은 스탠다드 전기차 시장 공략을 위한 고전압 미드니켈 양극재 파일럿 개발도 완료했다. 고전압 미드니켈 양극재는 고가인 니켈 함량 비율을 60% 내외로 낮추고, 이에 따라 발생하는 에너지밀도가 낮아지는 문제는 고전압을 통해 해결할 수 있는 양극재다. 망간 비율을 높이고 단결정화를 통해 충·방전 시 수축·팽창을 최소화함으로써 안전성은 더욱 높일 수 있게 됐다. 또한, 제조 시 무공침 전구체(켈, 코발트, 망간 등 전구체 주요 원료를 녹인 금속용액에 착화제, 조정제 등을 혼합하는 공침 공정을 생략해 제조한 전구체)를 활용하고 원료 비중에서 고가의 니켈, 코발트 비율을 줄이는 한편 수산화리튬 대신 저렴한 탄산리튬을 사용하기 때문에 가격경쟁력도 높다.

포스코퓨처엠은 이번 울트라 하이니켈·고전압 미드니켈 양극재 파일럿 개발에 이어 국내외 완성차 및 배터리사 등 고객사 요청 시 적기에 생산·공급할 수 있도록 양산 기술을 확보할 계획이다.

이에 앞서 지난 5월 포스코퓨처엠은 GM, 포드 등 글로벌 완성차사들이 LMR 배터리 채용 계획을 밝힌 가운데 포스코그룹 R&D를 총괄하는 포스코홀딩스 미래기술연구원과 함께 LMR 양극재도 파일럿 개발을 마치고 연내 양산기술을 확보키로 했다. LMR 양극재는 기존 양극재 생산라인 활용이 가능하고 LFP 양극재와 다르게 리사이클링 가치가 우수해 기존 LFP가 점유한 엔트리 전기차 시장을 빠르게 대체할 차세대 소재로 주목받고 있다.

한편 포스코그룹은 포스코홀딩스 미래기술연구원에서 황화리튬, 고체전해질, 리튬메탈음극재와 같은 차세대 소재 연구개발도 진행하며 미래 배터리 산업을 선도한다는 방침이다.