“배터리 수명 30%-용량 10% 향상”… LG화학, 차세대 양극재 첫 양산

청주공장서 생산해 내달부터 납품
구미공장으로 확대… 年 5만t 규모

LG화학이 국내 최초로 하이니켈 단입자 양극재 양산을 시작했다. 기존보다 배터리 수명을 30% 이상, 용량은 10% 이상 늘릴 수 있는 소재를 확보한 것이다.

26일 LG화학은 이달 충북 청주시 양극재 공장에서 차세대 배터리용 하이니켈 단입자 양극재 양산을 시작해 다음 달부터 글로벌 고객사에 보낼 예정이라고 밝혔다. 단입자 양극재의 총 생산 규모는 2027년까지 경북 구미공장으로 라인을 확장할 경우 연간 생산 기준 5만 t 이상으로 늘어나게 된다.

단입자 양극재는 니켈, 코발트, 망간 등 금속을 하나의 입자 형상으로 만든 소재다. 기존 양극재 금속 입자들은 작게 뭉쳐 만들어진 다입자 구조다. 충전과 방전이 반복될수록 입자들 사이에 틈이 벌어지고, 여기에 가스가 발생하면서 배터리 수명이 줄어들었다.

반면 단입자 양극재는 가스 발생이 적어 안정성이 높아지고, 배터리 수명이 기존보다 30% 이상 길어지게 된다. LG화학 관계자는 “배터리 수명 저하는 그동안 전기차 보급을 가로막는 장벽으로 여겨져 왔다”며 “단입자 양극재가 기존 배터리의 한계를 뛰어넘는 데 기여할 것으로 기대된다”고 강조했다.

단입자 양극재는 기존 양극재보다 밀도가 높아 배터리 용량이 10% 이상 늘어난다. 예를 들어 기존 양극재로 만든 배터리를 탑재한 전기차가 한 번 충전에 500km를 간다면 단입자 양극재로는 550km 이상 주행이 가능해진다.

국내에서 하이니켈 단입자 양극재를 양산한 것은 LG화학이 처음이다. LG화학은 배터리 가스 발생 문제를 해결하기 위해 2021년부터 연구개발(R&D)을 진행해 왔다. 초기 양산 단계에서는 단입자 양극재와 기존 양극재를 2 대 8 비율로 혼합해 생산한다. 향후 순차적으로 단입자만 100% 들어간 양극재로 바꿀 계획이다.

신학철 LG화학 부회장은 “하이니켈 단입자 양극재는 미래 배터리 소재 시장의 판도를 바꿀 혁신”이라며 “다각화된 제품 포트폴리오를 통해 글로벌 최대 종합 전지 소재 회사로 도약할 것”이라고 말했다.

구특교 기자 kootg@donga.com