이차전지용 니켈 비율, 2025년 30%… “황산니켈 생산 늘려야”
이차전기 업계가 니켈 수요 급증에 대비해야 한다는 주장이 제기되고 있다.
니켈 가격이 가파른 상승세를 그리고 있는 가운데 이차전지에 들어가는 니켈의 양은 계속적으로 늘어나고 있기 때문이다.
SNE리서치에 따르면 지난 5월 톤당 9000 달러이던 니켈 가격은 9월에 1만2000 달러에 달해 8주 연속 상승세를 이어가면서 최근 2년 내 가장 높은 가격을 기록하고 있다.
이런 가운데 이차전지 업체들은 니켈의 비율을 점점 더 늘리고 있다. 전기자동차용 이차전지의 양극재료로 최근에는 니켈, 코발트, 망간을 혼합한 리튬 산화물이 주로 적용되고 있다. 이를 NCM 삼원계 양극재라고 한다.
삼성SDI가 공급하는 BMWi3용 배터리에는 니켈·코발트·망간 비율이 1:1:1 인 NCM111이 적용되고 있다. LG화학이 GM Bolt향으로 공급하는 배터리에는 니켈·코발트·망간의 비율이 6:2:2 인 NCM622이 적용되고 있다.
테슬라 향으로 공급되는 기가 팩토리의 원통형 전지에는 니켈·코발트·알루미늄이 혼합된 NCA 양극재가 적용되며 이들 금속 물질 중 니켈의 함량은 80% 이상이다.
최근 SK이노베이션이 니켈·코발트·망간의 비율이 8:1:1 인 NCM811을 전기자동차용 배터리 양산 적용하겠다고 발표했고 이에 질 세라 LG화학도 NCM811 적용 제품을 먼저 양산하겠다고 밝히는 등 이차전지 업체들이 니켈의 비율을 점점 더 늘리고 있다. 니켈 비중을 기존 60%에서 80%까지 높이고 코발트 비중을 20%에서 10%로 낮췄다. 니켈 함량이 높을수록 배터리 용량이 높아지고 코발트 비중을 낮춰 원가를 줄일 수 있기 때문이다.
이와 관련 1회 충전에 500㎞ 이상 주행이 가능한 ‘3세대 배터리'에는 NCM811이 대부분 쓰일 것으로 전망된다. 니켈의 비율을 높이면 높은 용량의 배터리를 제조할 수 있으나 상대적으로 안전성이 떨어지게 된다. LG화학과 SK이노베이션의 이러한 발표는 재료 개발 및 제품 개발을 거쳐서 양산 가능한 수준의 안정성을 확보했다는 얘기로 해석되고 있다.
니켈 수요 증가에 따라 2016년 3%에 불과하던 전세계 니켈 생산량 중 이차전지용으로 사용되는 니켈의 비율이 2020년에는 10.7%, 2025년에는 30%에 달할 것으로 전망되고 있다. SNE리서치는 최근 발행한 ‘전세계 이차 전지 원재료 시장 동향 및 전망’ 리포트에서 니켈 수요 증가를 견인하는 것은 전기자동차용 리튬 이차전지에 사용되는 니켈의 수요 증가하고 분석하며 2020년에는 21만톤의 니켈이 전기자동차 이차전지용으로 필요하며 2025년에는 그 양이 100만톤을 넘어설 것으로 내다봤다.
김병주 SNE리서치 상무는 “리튬 이차전지용 니켈의 수요는 전체 니켈 수요에 비해 많지 않은 양이라 수급에 문제가 없을 것으로 오해할 수 있으나 리튬 이차전지용 양극재 생산을 위해서는 니켈 순도가 높은 파우더 형태 등의 니켈이 필요하다”며 “그런데 파우더 형태의 등의 니켈 생산량은 2016년 기준 전체 니켈 생산의 15%에 불과하기 때문에 리튬 이차전지용 니켈의 수요를 따라가기에는 공급이 부족할 수 있다”고 분석했다.
김 상무는 “니켈 생산의 대부분은 니켈 함량이 20% 수준으로 니켈과 철이 혼합된 페로 니켈 형태이거나 이보다 품위가 낮은 니켈 선철 형태로 생산이 되고 이 것들은 스테인레스 스틸 생산에 대부분 공급되기 때문에 리튬 이차전지용 니켈의 수요 증가에 대비할 수는 없다”며 “양극재의 직접적인 재료가 되는 황산 니켈의 생산을 늘려야 급증하는 리튬 이차전지용 니켈의 수요에 대비할 수 있다”고 언급했다.
