포스코케미칼, GM·LG엔솔 美합작사에 '독자 개발' 음극재 공급

포스코케미칼 이차전지소재연구센터에서 제품이 적용된 배터리셀을 테스트하고 있다./사진제공=포스코케미칼

포스코케미칼 이 전기차 배터리의 수명을 늘리고 급속충전을 돕는 음극재를 독자 개발해 미국 얼티엄셀즈에 공급한다. 얼티엄셀즈(Ultium Cells LLC)는 GM과 LG에너지솔루션이 미국에 합작 설립한 배터리 회사다.

포스코케미칼은 얼티엄셀즈의 생산 시점에 맞춰 전기차 배터리용 음극재를 공급하기로 합의했다고 5일 밝혔다. 이는 2020년 12월의 양극재 공급사 선정에 이은 것으로, 포스코케미칼은 얼티엄셀즈에 배터리의 양대 핵심소재인 양·음극재를 공급하게 된다.

이를 통해 포스코케미칼은 음극재를 미국에 공급해 세계 4위, 11% 수준인 글로벌 점유율을 더 높이고 시장 지위를 강화할 수 있다. 얼티엄셀즈는 고품질의 배터리 핵심소재를 안정적으로 확보할 수 있게 됐다.

포스코케미칼이 얼티엄셀즈에 공급하는 제품은 독자 개발한 저팽창 음극재다. 전기차 배터리에 꼭 필요한 안정성, 수명, 충전속도 성능을 크게 높이면서 가격은 낮출 수 있다.

현재 배터리사들이 활용하는 음극재는 원료에 따라 천연흑연계와 인조흑연계로 구분할 수 있다. 천연흑연 음극재는 입자가 층을 이루어 쌓인 판상형 구조로, 에너지 저장 용량이 크나 충전이 반복되는 과정에서 팽창으로 인한 구조변화가 일어나 수명이 짧은 것이 단점이다.

인조흑연 음극재는 고온에서 제조해 안정성이 높고 구형의 입자가 균일하게 배열된 등방형 구조로 리튬이온의 이동 속도를 높여 충전 효율이 좋다. 하지만 원료와 공정상의 이유로 생산 원가가 높다는 한계점이 있었다.

이에 포스코케미칼은 두 소재의 기술적 한계를 극복하고 장점을 살린 저팽창 음극재의 개발과 양산을 추진했다. 천연흑연을 원료로 활용해 가격을 낮추는 한편, 팽창 방지를 위한 소재 구조 개선 공정을 적용해 인조흑연과 같은 수준으로 수명을 늘리고 충전 속도를 높였다.


포스코케미칼은 독자 개발한 저팽창 음극재를 활용해 폭발적으로 성장하고 있는 전기차 배터리 시장 공략을 가속화한다. 현재 단계적으로 증설하고 있는 세종 공장에서 제품을 생산하고 향후 얼티엄셀즈를 포함한 국내외 배터리사로의 공급도 확대한다.

이번 공급 합의로 포스코케미칼은 미국의 주요 전기차 배터리사인 얼티엄셀즈에 하이니켈 NCMA 양극재와 저팽창 음극재를 공급하게 됐다. GM이 생산하는 전용 전기차 플랫폼 '얼티엄(Ultium)'에 포스코케미칼 제품이 핵심소재로 탑재된다.

정대헌 포스코케미칼 에너지소재사업부장은 "이번 공급사 선정은 포스코 그룹의 연구개발, 양산능력 확대, 원료투자 등 역량을 결집한 전폭적인 투자와 지원이 있었기 때문에 얻게 된 성과"라며 "글로벌 시장을 선도하는 소재 기업의 지위를 더욱 공고히 할 것"이라고 말했다.

포스코케미칼은 2030년까지 양극재 40만톤, 음극재 26만톤 생산체제를 구축하고 이차전지소재 부문에서 글로벌 시장 점유율 20%, 매출액 연 23조원을 달성해 나간다는 계획이다.

한편, 얼티엄셀즈는 총 2조7000억원을 단계적으로 투자해 30GWh(기가와트시) 이상의 생산 능력을 확보할 계획이라고 밝힌 바 있다. 현재 미국 오하이오주 로즈타운에 공장을 건설하고 있으며 양산된 배터리셀은 GM의 다양한 전기차에 탑재된다.