미국 자동차 제조사 제너럴모터스(GM)는 화요일 파트너사인 LG에너지솔루션과 협력해 새로운 리튬-망간 리치(LMR) 각형 배터리를 출시하고, 전기차(EV)에 이 유형의 배터리를 최초로 적용하는 완성차 업체가 되겠다고 밝혔다.
(출처: 제너럴모터스 공식 웹사이트)
기대가 큰 이 신기술은 배터리 비용을 크게 낮추는 데서 핵심 돌파구를 마련했다.배터리 양극에는 코발트, 니켈, 망간 등의 소재가 필요하며, 이 중 코발트가 가장 비싸다. 리튬-망간 리치 배터리는 망간 비중을 높여 비용 효율을 높이는 동시에 더 큰 용량과 에너지 밀도를 제공할 수 있다.
회사에 따르면 현재 주류인 고니켈 삼원계(NMC) 배터리에서는 양극 소재 중 코발트와 니켈이 각각 10%와 80%를 차지하지만, 리튬-망간 리치 배터리에서는 양극에서 망간 비중이 60%~70%에 이르고, 코발트는 0%~2%에 불과하며 니켈 함량도 30%~40%로 낮출 수 있다.
GM은 리튬-망간 리치 각형 배터리의 에너지 밀도가 최고 성능의 리튬인산철(LFP) 배터리보다 33% 높다고 밝혔다.비용이 비슷한 수준에서 더 긴 주행거리를 제공할 수 있다는 설명이다.
이번 발표에 따르면 새 배터리는 2027년 말까지 LG에너지솔루션 공장에서 양산 전 단계(프리프로덕션)에 들어갈 것으로 예상된다. GM과 LG의 배터리 합작사인 얼티엄 셀즈(Ultium Cells)는 2028년 미국에서 리튬-망간 리치 각형 배터리의 상업 생산을 시작할 계획이다. GM은 대형 전기 SUV와 전기 트럭에 이 신형 배터리를 가장 먼저 적용할 방침이다.
회사는 이 배터리 기술을 바탕으로 GM의 전기차가 400마일(약 643km)을 넘는 주행거리를 제공하는 동시에 해당 차종의 매출총이익률도 높일 수 있을 것으로 내다봤다.
한편 미국 자동차 제조사 포드도 지난달 2030년에 LMR 배터리 제품을 출시할 계획이라고 발표했다. 이에 따라 GM이 “최초 적용 및 출시”를 강조하는 것은 미국 경쟁사 대비 우위를 부각하기 위한 것으로 풀이된다.
비용 절감이 핵심
보도에 따르면 GM은 수년간 미국에서는 직사각형 ‘파우치’ 배터리를, 중국에서는 원통형 배터리를 사용해 왔다.
최근 리튬-망간 리치 배터리의 전망이 보다 뚜렷해지면서 GM과 LG에너지솔루션은 이 기술 개발을 가속화했다. GM은 양사가 이미 LMR 배터리 셀의 실차급(풀스케일) 시제품을 약 300개 제작했다고 밝혔다.
GM은 새 리튬-망간 리치 각형 배터리와 관련 지원 기술을 통해 전기차가 수백 파운드의 중량을 “감량”할 수 있을 것으로 기대했다.회사 측은 배터리 팩 구성 부품 수를 50% 줄이고, 배터리 팩 내부 모듈 수도 크게 줄일 수 있다고 밝혔다.
GM의 배터리·추진 시스템·지속가능성 담당 부사장 커트 켈티(Kurt Kelty)는 리튬-망간 리치 배터리가 기존 ‘파우치’ 배터리와 각형 LFP 배터리를 보완할 것이라고 말했다. 그는 GM의 LMR 배터리 현재 원가 공개는 거부하면서도, 지난해 kWh당 60달러의 원가 절감을 달성했다고만 밝혔다
. 지난해 말 공개 설문조사에 따르면 2024년 전기차 배터리 팩 평균 비용은 20% 하락해 kWh당 115달러가 됐다. 업계 분석가들은 GM이 리튬-망간 리치 배터리를 채택할 경우 비용이 kWh당 약 80~90달러 수준일 수 있다고 봤으며, 이는 회사의 기존 배터리 비용인 kWh당 125달러보다 크게 저렴하다.
GM은 리튬-망간 리치 배터리를 탑재한 전기차가 출시와 동시에 수익성을 달성할 수 있는지 여부는 공개하지 않았다. 회사는 앞서 올해 1분기 판매 중인 전기차 가운데 50%의 차종이 이미 생산원가를 완전히 충당할 수 있었다고 밝힌 바 있다.
이 기술은 과거 일부 과제에 직면해 왔다. 리튬-망간 리치 배터리는 용량 저하가 크게 발생할 수 있는데, 이는 주행거리 감소와 열 안정성 저하를 의미한다.
GM은 이러한 장애물을 극복했으며 혁신적인 생산 공정을 통해 관련 위험을 최소화하겠다고 밝혔다. 회사는 극한 온도에서도 LMR 배터리 성능이 GM의 1세대 고니켈 배터리와 비슷한 수준이 될 것으로 예상된다고 공개했다
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