세계적으로 전기차 시장 경쟁이 갈수록 치열해지고 있다.

한국자동차연구원에 따르면 지난해 전 세계 전기차 판매량은 802만대를 기록했다.

이는 전년 대비 68% 성장률이다.

이러한 전기차 시장의 성장과 함께 전기차 배터리 시장도 덩달아 크게 성장하고 있다.

전기차 배터리는 전기차의 핵심 기술 중 하나로 전기차의 주행거리와 성능을 결정하는 중요한 요소다.

테슬라는 자체 배터리 생산 라인을 구축하고 있다. 이후 배터리 공급난 및 협상력 강화 등을 위해 미국 텍사스, 독일 베를린 등의 기가팩토리에 배터리 공장도 건설 예정이다.

LG전자의 경우 충청북도 청주에 LG화학 양극재 공장이 있다. 이 공장은 양극재 생산의 핵심 기지로 글로벌 생산의 컨트롤타워 역할을 하고 있다. 전기차 배터리의 핵심소재인 양극재 생산에 주력하고 있다.

또한 지속 가능한 미래를 위한 ESG경영이 중요성이 부각되면서 배터리의 안전성, 내구성, 환경 친화성 등에 대한 요구도 증가하고 있다.

앞으로 전기차 배터리 시장은 더욱 빠른 속도로 성장할 것으로 예상된다.

이에 따라 전기차 배터리의 중요도가 그 어느 때보다 커지고 있다.

<뉴스락>은 미래에 자신도 탈 수 있는 전기차의 배터리 용어에 대해 알아본다.

[뉴스락] 금속의 종류와 비율에 따라 서로 다른 특성을 가진다. 금속 종류에 따라 니켈은 고용량, 망간과 코발트는 안전성, 알루미늄은 출력 특성을 향상시키는 역할을 한다.

각각의 제품 특성에 맞춰 요구되는 다양한 조건을 만족시키기 위해서는 여러 소재들을 적절히 조합하는 능력이 중요하다.

현재 생산되는 대부분의 전기차용 배터리는 NCA(니켈코발트알루미늄), NCM(니켈코발트망간), LMO(리튬망간산화물) 등 양극 소재들을 적절히 혼합해 적용하고 있다. 국내 배터리 업계는 주로 NCA와 NCM를 적용한 삼원계 배터리를 사용한다.

양극재는 배터리의 용량과 출력 등을 결정하는 핵심 소재다. 배터리 생산원가의 40% 이상을 차지하며 배터리의 용량, 수명 등 성능을 결정한다.

음극재는 충전 때 양극에서 나오는 리튬이온을 음극에 저장했다가 방출하면서 외부회로를 통해 전류를 흐르게 하는 역할을 하는 소재다.

최근에는 음극재 개발을 통해 배터리의 에너지 밀도를 향상시키는 기술 개발이 활발히 이루어지고 있다.

리튬은 배터리에서 빠질 수 없는 핵심 소재다. 최근 전기차 시장이 급속히 커지면서 세계 각국은 현재 리튬 확보를 위한 경쟁을 벌이고 있다.

리튬 이온 배터리는 액체 전해질을 사용해 가볍고 우수한 전압 특성을 갖고 있다. 순간 높은 출력이 필요한 전동공구 등에 사용되고 고성능 전기차를 제작하는 테슬라도 원통형 리튬이온 전지를 사용하고 있다.

리튬 폴리머 배터리는 고체 전해질을 사용한다. 리튬폴리머 배터리는 겔 타입 전해질을 이용하기 때문에 폭발의 위험에서 비교적 안전하다.

전기차 배터리는 가장 작은 단위인 셀, 셀을 모아 모듈을 이루고 모듈을 팩으로 패키징해 탑재한다.

셀은 파우치형, 원통형, 사각형 등 케이스로 제작된 배터리 기본 형태를 말한다. 전기에너지를 충전/방전해 사용할 수 있는 배터리의 기본 단위로 양극/음극/분리막/전해액을 알루미늄 케이스에 넣어 만든다.

모듈은 셀을 외부 충격과 열, 진동 등으로부터 보호하기 위해 프레임에 넣은 조립체다. 배터리 셀을 외부충격과 열, 진동 등으로부터 보호하기 위해 일정한 개수로 묶어 프레임에 넣은 배터리 조립체다.

팩은 배터리 모듈에 BMS, 냉각 시스템 등 각종 제어 및 보호 시스템을 장착한 배터리의 최종 형태를 의미한다.

주행거리와 안전 등의 전기차 경쟁력 우위를 차지하기 위해서는 배터리 기술력의 확보가 먼저다. 특히 배터리 탑재 기술력이 눈에 띈다.

통상 이뤄지는 셀-모듈-팩 과정이 아닌 모듈을 생략한 셀투팩(Cell to Pack) 기술이 그것이다.

나아가 이 팩 과정까지 생략해 직접 차체에 셀을 부착시키는 셀투바디(Cell to body) 기술도 연구가 한창이다.

과정을 생략하는 이유는 더 많은 배터리 셀을 탑재할 수 있는 공간을 확보하기 위함이다. 여기에 더해 화재 발생시 배터리 전체로 열이 번지지 않도록 한다.