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Nikkei X-TECH_2021.1.20

파나소닉과 LG, CES에서 ‘코발트 프리’ 배터리로 경쟁
불꽃 경쟁의 배경에는 ESG나 SDGs의 중요성 확대

희소금속인 코발트(Co)를 사용하지 않는 리튬이온 배터리 개발이 열기를 띠기 시작했다. 선두에 있는 것은 파나소닉으로, ‘CES 2021’에서 실용화 시기를 밝혔다. 경쟁기업인 한국 LG화학도 미국 GM과의 공동 개발을 통해 ‘Co 프리’를 목표해 나간다고 밝혔다. 불꽃 튀는 경쟁의 배경은 Co 프리에 착수하는 이유가 바뀌기 시작했기 때문이다.

파나소닉의 배터리기술∙제조부문 수장인 와타나베(渡辺) 씨는 “2~3년 후에는 Co를 사용하지 않는 고용량 배터리를 투입한다. 이를 통해 당사는 배터리업계의 리딩 컴퍼니가 될 것이다”라고 포부를 밝혔다. 와타나베 씨는 CES 2021의 패널 디스커션에 등단해 Co 프리 배터리 개발 동향을 설명했다.

파나소닉이 1994년에 양산을 시작한 파나소닉의 첫 리튬이온 배터리의 정극 재료는 리튬코발트산화물(LiCoO2)이었다. 2006년에 정극 재료에 니켈(Ni)과 알루미늄(Al)을 추가한, 이른바 NCA계 배터리를 실용화하고, Co의 함유율을 94년의 배터리와 비교해 15%까지 저감했다. 파나소닉은 그 후에도 개량을 계속해, 현재 양산 중인 배터리의 Co 함유율은 5% 이하로 작다.

리튬이온 배터리의 안정성이나 신뢰성을 확보하는 데 있어서 필수로 여겨왔던 Co. 배터리업체나 자동차업체는 오랫동안 그 사용량을 줄여 왔는데 주요 목적은 비용 저감이었다. Co는 배터리를 구성하는 재료 중에서 가장 고가의 물질 중 하나다. 게다가 분쟁이 이어지고 있는 콩고민주공화국이 주요 생산국으로, 안정적인 공급이 어려워 가격 상승이 이어지고 있다.

비용 저감이라는 영원한 과제와 더불어 최근에는 Co 프리를 목표하는 새로운 이유가 커지기 시작했다. 배터리∙자동차산업이 강하게 의식하고 있는 것이 ESG(환경∙사회∙지배구조)나 SDGs(지속가능개발목표)의 시점이다.

콩고민주공화국에서의 Co 채굴에는 아동이 동원된다는 지적이 이어지면서 인권문제가 있는 Co의 이용에 대한 비판의 목소리가 높아지고 있다. 코로나19의 감염이 확대된 이후에는 특히 ESG 평가가 높은 기업에만 투자하는 움직임이 두드러지기 시작했다. 자금을 안정적으로 조달하는 데 있어서도 Co 프리는 중요해졌다.

-- 테슬라의 신형 배터리는 Co 프리 --
이러한 투자 환경의 변화로 인해, 예를 들면 미국 테슬라는 20년 9월에 열린 배터리사업 설명회 ‘Battery Day’에서 Co 프리의 정극 재료 개발을 추진하고 있다고 밝혔다. Co 대신에 Ni의 비율을 높여 나갈 방침이다.

Ni는 테슬라가 내부 제작하는 신형 배터리 셀 ‘4680’에 탑재할 생각이다. 배터리 개발에서 테슬라와 2인3각으로 움직인 파나소닉은 4680셀에 대해 “이미 개발을 시작했으며, 테슬라와도 목표를 공유하고 있다”라고 말한다.

EV 시프트 전략을 밝힌 GM도 Co의 사용량을 줄여나갈 생각이다. GM에서 전동기술 개발을 주도하는 Mei Cai 씨는 CES 2021의 기조강연에서 “Co에 대한 의존도를 줄여 나갈 것이다”라고 강조했다.

GM은 21년 후반부터 EV 전용의 신형 플랫폼을 도입한다. 그 중핵 부품이 LG화학과 공동 개발한 신형 리튬이온 배터리 ‘얼티엄(Ultium)’으로, “(17년 발매 EV에 탑재한) 현행 배터리에서 에너지 밀도를 60% 높이면서 Co 함유율을 70% 저감했다”(Mei Cai 씨).

얼티엄의 정극 재료는 Ni과 망간(Mn), Co로 구성되는 NMC계로, Co 대신에 Al의 첨가량을 늘렸다고 한다. Co의 함유량을 줄임으로써 비용을 40% 저감할 수 있었다.

“개발은 아직 끝나지 않았다”는 Mei Cai 씨의 말처럼 GM과 LG화학은 얼티엄의 제2세대품 개발에 착수했다. Co나 Ni의 사용량을 더욱 줄여나갈 방침이며, 현행 배터리와 비교해 60%의 비용 저감을 목표하고 있다.

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