갈 길 먼 LMR·전고체, 시험대 오른 K-배터리 [배터리레이다] 작성일 05-08 42 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="BwoWobV7vC"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="476ddec105613e05f8e57501ecd9acdce8c976ca94d0e66b8566ced1d9e22c79" dmcf-pid="brgYgKfzSI" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202605/08/552796-pzfp7fF/20260508165143812znhn.jpg" data-org-width="640" dmcf-mid="60hROenQyT" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202605/08/552796-pzfp7fF/20260508165143812znhn.jpg" width="658"></p> </figure> <p contents-hash="4de4ea3d537948def688ea5321e85f0173c10d624fc56d7d37e4a065dc646edb" dmcf-pid="KmaGa94qCO" dmcf-ptype="general">[디지털데일리 고성현기자] 국내 배터리 3사가 차세대 소재 중 하나로 리튬망간리치(LMR)를 낙점하고 개발하고 있는 가운데 실제 양산 가능성에 대한 관심이 나오고 있다. 리튬인산철(LFP)과 미드니켈 삼원계를 대체할 핵심 소재라는 평가가 나오는 한편, 수 차례 양산에 어려움을 겪었던 만큼 현실적인 대안이 아니라는 관측도 제기된다.</p> <p contents-hash="1dcbb7c9b77fb203ade188e7af3d21524b89b5f12c53d29c0ec1883680589009" dmcf-pid="9hk1k8x2ls" dmcf-ptype="general">기존 액체전해질을 고체로 대체한 전고체 배터리 역시 비슷한 양상이다. 전고체 전환 시 화재 안정성과 고에너지밀도·장수명 등 성능 개선이 이뤄지지만, 가격과 양산성을 이유로 최근 주목받는 휴머노이드 로봇을 비롯한 전기차 등의 대안이 되기 어렵다는 지적이다.</p> <p contents-hash="0035b42e71abd5f999ff915724c7cdf3f9868449a31be9af8518c69a813e9293" dmcf-pid="2lEtE6MVhm" dmcf-ptype="general">8일 업계에 따르면 국내 배터리 3사는 LMR 배터리 개발을 진행하고 있다. 특히 제너럴모터스(GM) 등의 탑재 요청에 따라 LG에너지솔루션, 삼성SDI 등이 2028년 양산 목표로 준비 중이다.</p> <p contents-hash="31601b9ea9c1bd5b34bcf2ad538f801c0e47944cb9490e1f318ab00ea6d18035" dmcf-pid="VSDFDPRfhr" dmcf-ptype="general">LMR 배터리는 값비싼 니켈·코발트 비중을 낮추고 리튬·망간 비중을 높인 중저가형 배터리다. 미드니켈 삼원계 기준 30% 내외였던 망간 비중을 60% 이상으로 높여 가격을 낮추되 에너지밀도를 미드니켈과 비슷한 수준으로 낼 수 있다. 특히 망간이 니켈보다 구조적 안정성이 높아 하이니켈보다 화재 안정성에 유리한 측면이 있는 것으로 평가 받는다.</p> <p contents-hash="2b4a6e0d74006f87bb2c5140e11c8e657feb349cd565db40c93cb5885ec96499" dmcf-pid="fvw3wQe4lw" dmcf-ptype="general">이로 인해 중국 업체가 과점하고 있는 LFP 배터리에 대응할 경쟁 카드로도 꼽힌다. LFP 배터리보다 원가는 다소 높지만 안정성·에너지밀도를 확보할 수 있어, 미드니켈·하이니켈과 비교해 상대적으로 저렴한 가격으로도 메인스트림형 전기차에 탑재될 수 있는 덕이다.</p> <p contents-hash="6ea2b32da0e3797d7badfb4d1f7b2b92e058013961bfe925e90c7a96b4bfa1a8" dmcf-pid="4Tr0rxd8hD" dmcf-ptype="general">그동안 LMR 배터리가 상용화되지 못한 이유는 망간 기반 고용량 양극재의 구조 안정성 때문이다. 니켈, 코발트로 용량을 높이는 기존 삼원계와 달리 LMR은 망간 비중을 높이는 대신 리튬 과잉 구조와 산소 산화환원으로 부족한 용량을 충당한다. 이때 충·방전 시 산소 반응을 안정적으로 제어하지 못하면 격자 산소 손실과 전이금속 이동이 발생해 양극 구조가 흔들린다. 이 과정에서 평균 작동 전압이 낮아지고 양극재 결정이 깨져 가스가 발생, 수명이 줄어드는 등 안정적인 상용화에 이르지 못했다.</p> <p contents-hash="39a52b04ee1ca7ef22aebd9810f3f7d5bd05aaf00965a8c9d1a1d94e88ec838f" dmcf-pid="8ympmMJ6vE" dmcf-ptype="general">최근에는 이에 대한 해법으로 양극재 단결정화와 고전압 기술이 거론되면서 양산 가능성이 제기되고 있다. 기존 다결정 형태였던 양극재를 단결정으로 바꿔 충·방전 과정에서 미세균열을 줄여 망간 용출을 억제하고, 표면 코팅 등으로 고전압 구동을 안정화하면 수명 저하 등 문제를 해소할 수 있다는 것이다. 이에 따라 포스코퓨처엠·LG화학 등이 고전압 안정성을 높인 2세대 LMR 양극재 개발에 나선 상태다.</p> <p contents-hash="e58ad9828c5d1aa9bcce12836cda26662d4259ee3f3372747236a335adda89dc" dmcf-pid="6WsUsRiPCk" dmcf-ptype="general">다만 배터리 업계에서는 LMR 배터리의 양산 가능성에 대해 신중한 입장을 견지하는 모양새다. 2세대 양극재 적용으로 난제를 해소하더라도 고전압에 따른 전해액 산화, 산소 산화환원에 따른 가스 발생 등 근본적인 과제를 완전히 해결할 수 없다는 이유에서다. 특히 양산 과정에서 내부 가스 발생에 따른 셀 설계 난이도 상승과 균일한 양품 생산 등 난제가 있어 예상보다도 시간이 더 걸릴 수 있다는 의견도 나온다.</p> <div contents-hash="863acc58c171a3c503519b0e98d801c73728c4043a883a6fba88abf8597cbe7e" dmcf-pid="PYOuOenQTc" dmcf-ptype="general"> 한 배터리 업계 관계자는 "LMR 배터리는 이미 수십년 전 연구개발이 이뤄졌던 영역이고 배터리 셀 제조사에서는 상용화하기 까다로운 영역으로 이미 꼽혀 왔다"며 "현재 LMR 배터리 상용화 추진은 자동차 업계를 중심으로 진행되고 있어, 이들이 기존 배터리 업체와 얼마나 다른 성과를 낼지가 주목될 부분"이라고 진단했다. </div> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="85d4ac77d2770b180c5ee3beeeda97a1c92d6b175d7c84aa21a2c0933b8f97b2" dmcf-pid="QGI7IdLxTA" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202605/08/552796-pzfp7fF/20260508165145235gzol.jpg" data-org-width="640" dmcf-mid="PuELvojJhv" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202605/08/552796-pzfp7fF/20260508165145235gzol.jpg" width="658"></p> </figure> <p contents-hash="f71e045f16b1071c4d4672ca3039c24b8450cd952f2e7e018f206cbfd3ae8f1d" dmcf-pid="xHCzCJoMWj" dmcf-ptype="general">'꿈의 배터리'로 꼽히는 전고체 배터리도 실제 대량 양산을 위한 걸림돌이 큰 분야로 꼽힌다. 전고체 배터리는 인화성 물질인 액체전해질을 고체로 바꿔 화재 안정성을 높이고, 내부 밀도를 높여 에너지 용량을 높일 수 있는 것으로 평가 받는다. 다만 고체전해질의 높은 생산 비용과 전극과 전해질의 계면 접촉 난이도, 부족한 균일성 등이 해결해야 할 당면 과제로 꼽힌다.</p> <p contents-hash="975ef93b937affba517caf1f325e14908e26332e1d9ca099f15cbf52f7bdfdc9" dmcf-pid="yM9A9YZvTN" dmcf-ptype="general">고체전해질은 액체와 달리 전극에 균일하게 달라붙지 않아 계면 사이 공극(Void)이 발생하기 쉽다. 공극이 발생하면 그만큼 전압 손실이 커져 실제 사용할 수 있는 에너지와 충방전 효율이 떨어지게 된다. 이를 위해 배터리 업체들은 초고압 롤프레스나 온간등방압(WIP) 등을 적용해 해결하고 있지만, 각각 균일성과 양산성에서 난점을 풀어내지는 못한 상태다.</p> <p contents-hash="bcfd4955e0bd2ee7eebfef4545f47823fc49f3c3f71d4413a828ab07a3f5a66f" dmcf-pid="WR2c2G5Tla" dmcf-ptype="general">이에 따라 실제 피지컬 AI의 대표 응용처로 꼽히는 휴머노이드 로봇에 탑재되기 어렵다는 관측도 있다. 부족한 배터리 용량은 기존 하이니켈 배터리로 충당될 수 있는 데다, 전고체 배터리가 생산 당 원가가 높아 로봇 단가가 커질 수 있다.</p> <p contents-hash="53303b76b6a651f7fb4fe0a21e8cc0cab768ba9f6d201c52ed39dd694bb64172" dmcf-pid="YeVkVH1yTg" dmcf-ptype="general">또 다른 배터리 업계 관계자는 "전고체 배터리는 기존 배터리 단점을 크게 상쇄하는 혁신 제품이지만 단기간 내 양산 성과를 내기는 어려운 영역"이라며 "삼성SDI를 비롯한 주력 업체가 얼마나 공정을 안정화 시키느냐에 따라 실제 대량 양산, 상용화 시기도 갈릴 것으로 본다"고 말했다.</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 디지털데일리. 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