일본산업뉴스요약

리튬이온 배터리 부재 (4)
정극재, EV 항속거리의 열쇠

리튬이온 배터리의 주요 4개의 부재(部材) 중에서도 특히 중요도가 높은 것은 정극재(正極材)이다. 정극재의 충방전 시의 리튬이온의 출입량에 따라 배터리 용량이 결정되기 때문이다. 배터리 재료비 중에 차지하는 비율도 가장 크다. 전기자동차(EV)의 항속 거리의 열쇠를 쥐고 있는 반면, 대용량화로 인해 열 안전성이 떨어져 발화의 우려가 높아지는 등 개발이 쉽지 않다.

정극재는 소재의 종류에 따라 주로 다음과 같이 5가지 타입으로 나눠진다. ①코발트계(系) ②망간계 ③니켈계 ④철계 ⑤3원계 (코발트계의 일부를 니켈계와 망간계로 변환)--. 예를 들어 닛산(日産) 자동차의「리프(LEAF)」는 망간계, 토요타(豊田) 자동차의「프리우스(Prius)」는 3원계의 정극재를 채택하고 있다.

각각의 성능에는 특징이 있으며 업체는 밸런스를 맞춰가며 제품을 개발하고 있다. 망간계는 제품은 비교적 작지만 열 안정성이 뛰어나다. 3원계는 수명 및 열 안정성이 뛰어나긴 하지만, 용량 면에서 니켈계보다 뒤떨어진다. 니켈계는 가장 고용량에 수명이 긴 반면, 열 안정성이 떨어진다는 약점이 있다.

풀(Full) 방전으로 500km 주행이 가능한 미국의 테슬라의「모델S」에 채택되고 있는 것은 니켈계이다. 이 정극재는 파나소닉(Panasonic)과 스미토모(住友)금속광산이 공동으로 개발하여 특허를 취득한 고성능 니켈산리튬(NCA)이다. 대용량과 열 안전성을 모두 확보할 수 있었다. 파나소닉을 통해 스미토모광산이 테슬라에게 거의 독점으로 공급하고 있다.

한편, 니켈은 레어메탈(희소금속)로 분류되어 자원량이 한정되어 있다는 과제를 안고 있다. 니켈의 최대 수출국인 필리핀은 최근에 들어, 새 정권에 의해 니켈광산이 환경기준에 못 미친다는 이유로 폐쇄가 통고되었다. 니켈의 시장 상황은 앞으로도 급격한 변동이 생길 우려가 있다.

스미토모광산은 자사에서 니켈광산에 출자하여, 기존에는 회수가 어렵다고 했던 광석으로부터 니켈을 회수하는 제련기술을 세계 최초로 상업적인 실용화에 성공했다. 정치 및 시장 상황의 리스크 속에서 니켈의 안정된 조달 체제를 확보하고 있다는 것이 스미토모광산에게는 자동차 업체에 대한 소구력(訴求力)이 되고 있다.

고도의 기술력이 필요한 EV용 정극재에 관해서는 일본 업체가 강하다. 일본화학산업도 니켈계 정극재를 생산하고 있다. 스미토모화학도 2016년 가을에 정극재 업체인 다나까(田中) 화학연구소를 자회사로 만들었다. 세퍼레이터(Separator)를 포함하여, 부가가치가 높은 정극재도 수익의 중심으로 키울 방침이다. 구(舊) 재벌계 내에서는 그룹 내에서의 사업 경합을 피하고 싶어하는 경우가 많으나, 스미토모광산과 스미토모화학처럼 서로 경합하는 경우는 극히 드문 사례이다.

앞으로의 초점은 각 사의 투자 자세일 것이다. 정극재에는 거액의 설비 투자와 개발비가 필요하다. 2014년에는 미쓰비시케미컬 HD가 이 사업을 철퇴했으며, 토다(戸田)공업이 독일의 BASF와 공동 출자회사를 2015년에 설립하는 등, 계속적인 투자가 어려운 실태가 분명하게 들어났다. 정극재 제조 업체는 EV 시장의 성장에 민감할 수밖에 없다.

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