포스코퓨처엠

포스코퓨처엠의 미래소재 사업을 소개하는 ‘미소대리’가 알려주는

전기차·배터리·소재 산업 최신 이슈! [미소대리의 이슈 체크]

Chapter 06. 오래 달리는 전기차, 성능 혁신의 열쇠는 단결정 양극재

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전기차 · 배터리 성능 향상의 핵심 기술로

단결정(Single-crystal)* 양극재 기술이 주목 받고 있습니다.

'단결정'이란, 글자 그대로

소재의 단위 입자가 하나(Single)의 결정형태를 이루는 것을 의미합니다.

*'단결정'을 '단입자'라고도 칭함

현재 전기차 배터리에는 니켈 함량을 높여 주행거리를 늘린

하이니켈 단결정(Polycrystalline) 양극재를 주로 탑재하고 있습니다.

다결정 양극재는 금속 입자가 결합된 구조로, 압연 공정 및

충 · 방전 과정에서 입자 간 균열이 발생하기 쉽습니다.

이는 배터리 내 가스 발생 및 수명 감소를 야기하죠.

단결정 양극재는 기존 다결정 양극재가 가지는

안정성 · 수명 성능의 약점을 극복할 수 있어

국내외 배터리소재 기업들이 기술 개발 및 양산을 위해 노력해 왔습니다.

삼원계 양극재 기준으로 핵심 원료인 니켈 · 코발트 · 망간 등을

하나의 단위 입자 구조로 결합하기 때문에 압연 및 충 · 방전 과정에서

입자 간 균열이 발생하지 않아 기존 다결정 양극재 대비 안정성 · 수명 성능이 우수합니다.

포스코퓨처엠은 2023년 3월 광양공장에서 세계 최초로 '니켈 함량 86% 단결정 양극재'

 양산에 성공해 얼티엄셀즈(Ultium Cells)에 공급하고 있으며,

급증하는 고객사 주문에 대응하기 위해 포항공장에서도 당초 계획 보다

2개월 앞당겨 11월 초부터 단결정 제품을 생산해 공급하고 있습니다.

포스코퓨처엠이 세계 최초로 단결정 양극재를 상용화할 수 있었던 배경에는

고온 소성(열처리) · 코팅 기술력이 있습니다.

입자 구조를 하나로 만들기 위해서는 다결정 대비 높은 온도에서의 소성이 이뤄져야 합니다.  

또한, 고온 소성 후 입자 표면을 안정화하는 균질화 코팅 기술도 필요하죠.

포스코퓨처엠은 공정 경쟁력을 바탕으로

단결정 양극재 기술을 고도화하고 있습니다.

특히, 현재 양산 중인 제품 보다 입자 크기가 큰 다결정 양극재를 양산해

전체 제품 라인업에서 단결정의 비중을 지속 높여 나갈 계획입니다. 
 

일반적으로 배터리의 양극을 구성할 때 다양한 크기의 입자를 활용해야 에너지밀도를 높일 수 있는데, 현재는 입자 크기가 큰 다결정, 입자 크기가 작은 단결정 제품을 혼합해 사용하고 있습니다.

앞으로 단결정 양극재의 입자 크기를 키우는 기술을 개발하면 양극을 단결정 형태로만 구성할 수 있어 배터리의 에너지밀도 · 안정성 · 수명 성능을 모두 향상시킬 수 있습니다.

포스코퓨처엠은 글로벌 완성차 · 배터리 스펙 다양화에 발맞춰

하이니켈 · 미드니켈 · 코발트프리 · 하이망간 · LFP 등

양극재 풀 포트폴리오를 구축하고,

시장 점유율을 지속적으로 확대해 나갈 것입니다!

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