[디지털투데이 박찬길 기자] “SK이노베이션이 업계 최초로 중대형 니켈⋅코발트⋅망간(NCM) ‘8:1:1’ 배터리를 양산합니다. 올해 12월 에너지저장장치(ESS)에, 내년 3분기는 양산 차량에 적용할 예정입니다.”

22일 경주 화백컨벤션센터에서 열린 ‘2017년도 전지기술 심포지엄’에서 박기수 SK이노베이션 배터리연구소 팀장은 차세대 전기차를 위한 고(高) 에너지밀도 배터리 셀에 대한 기술적 접근을 주제로 한 강연에서 이 같이 말했다.

NCM ‘8:1:1’(이하 NCM811)은 2차전지 내 양극 활물질인 NCM의 소재 비율을 뜻한다. 업계는 에너지 밀도를 높이고 가격이 급격히 오르는 코발트 비중을 줄이기 위해 NCM 소재 중 니켈 비율을 높이는 연구를 진행 중이다.

삼성SDI와 LG화학은 내구성이 강한 원통형 배터리에 NCM811을 적용했다. 니켈소재 자체가 불안정해 중대형 배터리에 바로 적용하기에 부담이 크기 때문이다. 중대형 배터리 NCM811 양산을 시도한 업체는 SK이노베이션이 최초다.

박 팀장은 니켈 안정성 문제에 관해 “니켈 안정성 문제는 대부분이 배터리 셀 차원에서 우려하는 문제”라며 “배터리 모듈과 팩에서 이 문제를 해결할 수 있다”고 밝혔다.

박기수 팀장이 NCM811 개발에서 해결해야 했던 다른 과제들을 제시했다. NCM811은 리튬이 많이 사용되는데, 배터리 내부에 남은 일부 리튬이 전해액과 반응하며 가스가 발생한다는 문제가 있다고 설명했다. 또 열적 안정성을 확보하기 위한 문제도 있었다고 밝혔다. 못 관통 시험에서 기존 배터리보다 성능이 낮다는 문제도 있었다.

최근 SK이노베이션은 이러한 문제들을 해결했다. 분리막 전면에 알루미늄을 균일하게 코팅해 가스발생 문제를 해결했다. 열 발생 문제는 분리막 원단 양면에 세라믹 코팅을 하고 열저항 높은 바인더를 사용해 150~200도 고온에서 버틸 수 있도록 만들었다. 외부 충격으로 인한 쇼트(단락)현상이 발생하지 못하는 기술도 개발했다.

박 팀장은 “SK이노베이션은 2018년까지 1L당 600Wh, 2020년까지 1L당 700~750Wh 수준 중대형 배터리 기술을 개발하는 것이 목표”라며 “기존 기술은 1L당 500~570Wh를 구현했지만 NCM811은 설계에 따라 최대 1L당 670Wh를 구현할 수 있다”고 밝혔다.