에너지 밀도에 초점을 맞춘 NCM 배터리

주행 거리를 늘려 전기차가 시장에 도입되는 발판을 마련했다. 

초창기 전기차가 출시했을 때 가장 큰 약점은 짧은 주행 거리였다. 1세대 전기차들은 완전 충전을 하여도 200km가 채 갈 수 없으니, 일반 운전자들이 선뜻 선택할 수 없었다. 전기차의 경쟁력을 높이려면 일단 같은 부피에 최대한 많은 에너지를 담을 수 있는 방법을 찾아야 했다. 그런 필요에 의해 국내 배터리 회사들이 집중 개발한 배터리가 NCM (니켈-코발트-망간) 배터리다. 

양극재에 리튬과 결합하는 금속 원소의 특징 - 용도에 따라 비율이 달라진다. - 포스코 자료 참조

리튬이온배터리는 리튬 이온이 양극재와 음극재 사이를 이동하는 화학적 반응을 통해 전기를 만들어 낸다. 이때 양극재는 기본적으로 리튬과 다른 금속 원소를 결합한 산화물의 형태로 존재해서 어떤 금속과 결합하느냐에 따라 얼마나 에너지를 담을 수 있고, 안정적이며 한 번에 얼만 큰 에너지 방출이 가능한지가 달라진다. 

양극재 구성별 배터리 성능 비교표 - TRITEK 홈페이지 참조

리튬코발트산화물(LCO)을 기본으로 니켈(Ni)과 망간(Mn)이 결합되어 있는 NCM 배터리는 그중에서도 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있다. 초기에는 니켈, 코발트, 망간의 비율이  7:1:2인 NCM712가 기본이었다. 그러나 원자재 가격이 치솟으면서 가격이 비싼 코발트 함량을 줄이고 니켈로 대체하여 8:1:1 비율로 바꾼 NCM 811로 진화하고 있다. 

양극재 소재에 따른 배터리 특징 - 포스코 자료 참조

최근에는 NCM에 알루미늄(AI)을 첨가하여, 니켈이 가지고 있는 불안정성을 줄이고 배터리 수명을 증가시키는 NCMA 배터리도 개발 중이다. 2020년 초반만 해도 전 세계 전기차의 70% 이상에 적용되면서 한국 배터리 산업의 발전을 이끌었지만, 최근에는 성능과 가격 경쟁력이 크게 향상된 중국 회사들의 LFP 배터리에 조금씩 밀려나고 있다. 현재는 500km 이상의 주행 거리가 필요한 고급 전기차에 주로 적용된다.