전기차 필수재, 금양 이차전지 4695 원통형배터리 개발

전기차의 필수재, 원통형배터리 이차전지 4695 개발 성공

(주)금양의 4695 원통형 이차 건전지

(주)금양에서 미래 이차전지 산업의 흐름을 예견하고, 국내기업으로는 드물게 광산개발을 통한 핵심 원료의 안정적인 확보와 소재의 정제생산에서 배터리 제조까지 수직계열화한  배터리제조 밸류체인을 완성한 (주)금양이 4일 꿈의 이차전지라 할수 있는 '4695 배터리 개발'에 성공했다고 밝혔다.

 

금양은 6일부터 서울 코엑스에서 개최되는 인터배터리 2024 전시회 현장에서 '4695 배터리'의 실물을 공개하고 시연을 통해 기술력을 증명할 계획이다. 금양이 개발에 성공 '4695' 배터리는 개발단계에서부터 4가지의 선명한 성능 개발 목표를 설정했고, 오랜 시간 연구개발의 Pilot 개발공정에서 이를 모두 해결했다고 밝혔다. 그 4가지 개발 목표는 에너지 밀도의 극대화와 충전속도의 가속화, 배터리 수명의 연장 및 이를 통해 성능대비 가격경쟁력을 확보한다는 것이다.

 

이차전지의 핵심 기술인 에너지 밀도의 극대화는 원천기술력이 확보되어야 하는 만큼 금양은 하이니켈 단결정 소재 개발로 Ni 함량이 97%에 이르는 고용량 단결정 클러스터 개발양산에 성공한 관계사인 에스엠랩을 통하여 원천기술을 확보하여 원료를 공급받는 공조시스템을 택했다. 

 

여기에 금양이 가진 충전속도 보유기술과 수명연장 기술을 융합하여 해결함으로 'KY-4695'의 개발성공에 이르렀다고 밝혔다. 이 같은 성과는 2021년부터 금양이 이차전지 사업을 위해 영입한 우수한 이차전지 관련 엔지니어 전문기술진이 자체 R&D센터를 기반으로 한 연구개발을 통해 특화된 기술력의 산물이라는 것이 금양 관계자의 설명이다.

 

금양의 미래보고서 준비과정

(주)금양 기장 제2공장 전경

실제 금양은 국내 유수 이차전지 기업에서 합류한 기술진들을 중심으로 21년 '21700'팀을 구성하여 개발에 착수, 22년 8월 품지인증서 'SGS' 를 획득했고 2023년 10월 21700 EV용 5Ah를 개발 완료하여, 상업용 파일럿 양산을 진행중이며 이러한 과정에서의 노하우와 기술력이 4695 개발성공의 기술 원천이 되었다.

 

현재 배터리 관련 기업들은 치열한 경쟁 모드를 넘어, 전쟁 모드에 가까울 정도로 기술력의 증진과 핵심소재 확보에 회사의 역량을 집중하고 있다. 또한 국가간의 기술패권 확보경쟁과 자원민족주의와 맞물린 자원확보 경쟁이 심화되고 있다.

 

이러한 글로벌 배터리시장의 환경을 반영하듯, 최근 제너럴모터스(GM)와 포드, 볼보 등 주요 완성차가 전기차와 배터리를 모두 자체 생산하는 수직계열화를 추진하고 있다.

 

글로벌 완성차 기업들과의 경쟁력

전기차의 필수재인 이차전지

글로벌 완성차기업인 테슬라의 경우 자사 자동차에 자사 배터리 팩토리에서 생산한 4680을 장착함으로서 원통형 배터리에 대한 세계적인 관심을 집중시켰다. 테슬라가 주로 사용하는 4680과 이번 (주)금양이 개발에 성공한 4695는 극명한 기술적 차이가 있다.

 

4695는 에너지 밀도가 높기 때문에, 일단 전기차 대당 배터리 셀 적재 수량 감소로 Pack 생산성을 31% 정도 향상시켰고, 이는 중량 에너지 밀도와 품질 안전성 확보로 BMS제어 안정성의 절대적 우위를 가진다는 것이다.

 

금양은 6일 '인터배터리 2024' 전시 행사장에서 개발에 성공한 4695 배터리 실물을 공개하면서 상업용 생산을 위한 로드맵을 밝힐 예정이다. 이에 따르면 지난 2023년 5월부터 기술 검토를 시작하여 Pilot 설비와 R&D 센터를 신축하여 2023년 12월 설비를 입고하고 설치 후 올해 1월말부터 시생산을 진행하고 있고, SMLAB 양극재의 출력 특성과 에너지 밀도를 획기적으로 개선한 하이니켈 단결정 NCMA를 사용하여 세계 최고 에너지 밀도 4695 셀 개발을 위해 2023년 6월부터 상품기획 및 Proto Type 셀 검증을 진행해 왔다.

 

지난 2월말에는 20분 급속충전이 가능한 원통형 34Ah의 290Wh/Kg 셀 설계 검증을 완료하고 2024년 10월말 상업용 생산을 목표로 총력을 다 하고 있다는 것이다. 또한 현재 건설중인 부산시 기장에 약 5만4천평 부지를 확보하여, 2023년 9월 기공식을 마치고 건성중인 양산라인이 완공되는 2024년 12월말이면 21700 2억셀(3.7GWh) 라인 설비의 설치 시운전을 마치고 25년 1월부터 본격 양산을 진행할 예정이다.

 

2025년 6월부터는 4695 1억셀(12.5GWh) 양산을 시작하게 되면 2025년 말에는 총 3억셀 16.2GWh 원통형 전문 제조 단지가 가시화 될 것으로 보인다. 연간 3억셀 규모의 양산 체계를 구축하여 본격적인 배터리 상화를 완성하고, 이후 지속적으로 생산 역량을 확장하여 세계적인 기업으로 성장한다는 야심찬 플랜을 차곡차곡 진행해 가고 있다.

 

특히 4695 원통형 배터리의 경우 이미 세계 최초로 최고 에너지 밀도의 셀 개발에 성공하여, 공정 검증중인 단계로 2025년 이후 대량생산 체제로 적용할 계획이다.

(주)금양의 원통형 이차전지 생산라인