NCM 배터리
성격이 다른 세 금속이 한 조가 되어, 전기차를 멀리 보내는 힘을 만들어 내요.
정의 니켈과 코발트와 망간, 이렇게 세 가지 금속을 섞어 만든 재료를 쓰는 배터리예요. 전기차를 비롯해 여러 기기에 두루 쓰여요. 세 금속이 서로 다른 역할을 나눠 맡아, 담을 수 있는 전기의 양과 안정성을 함께 챙겨요. 세 금속의 이름 첫 글자를 모아 부르는 이름이에요.
성격이 다른 세 명이 한 조가 되었어요
학교에서 세 명이 한 조를 짜서 발표 과제를 한다고 생각해 볼게요. 아이디어를 쏟아내는 친구, 의견이 부딪힐 때 정리해 주는 친구, 자료와 준비물을 묵묵히 챙기는 친구가 있어요. 한 명만으로는 좋은 발표가 나오기 어려워요.
전기차 배터리 안에도 이런 세 명이 들어 있어요. 전기를 담아 두었다가 내보내는 쪽 재료에 니켈과 코발트와 망간이 함께 섞여 있어요. 세 금속을 섞었다고 해서 삼원계라고도 불러요.
각자 맡은 일이 뚜렷해요. 니켈은 같은 무게에 더 많은 전기를 담아 주는 아이디어 담당이에요. 코발트는 충전과 방전이 되풀이되어도 재료의 짜임이 무너지지 않게 잡아 주는 정리 담당이에요.
망간은 값이 싸면서도 구조를 든든하게 받쳐 주는 준비물 담당이에요. 세 금속이 서로의 약점을 메워 주는 조합이라서, 한 가지만으로는 나오지 않는 성능이 나와요.
니켈을 늘리면 무엇이 달라질까요?
조별 과제에서 아이디어 담당의 몫을 크게 늘리면 어떻게 될까요? 발표 내용은 화려해지지만, 의견을 정리해 줄 사람이 모자라 조가 흔들리기 쉬워요. 배터리에서도 똑같은 저울질이 벌어져요.
세 금속 가운데 니켈 비중을 크게 높인 것을 하이니켈이라고 불러요. 니켈이 여덟, 코발트가 하나, 망간이 하나쯤 되는 비율이 대표적이에요. 같은 무게에 담는 전기가 늘어나니 한 번 충전으로 갈 수 있는 거리가 길어져요.
대신 재료의 짜임이 헐거워져 열에 약해지고, 충전과 방전을 되풀이할수록 성능이 빨리 떨어질 수 있어요. 그래서 알갱이 겉면을 얇게 감싸거나 습도를 까다롭게 맞추는 등 만드는 손질이 훨씬 늘어나요.
코발트는 값이 비싸고 구해 오기도 까다로워서 되도록 줄이려고 해요. 하지만 줄이는 만큼 정리 담당이 빠지는 셈이라, 어디까지 줄일지 균형을 잡는 일이 기술의 승부처가 돼요.
조금 더 정확히 말하면
조금 더 정확히 말하면, 이 세 금속이 배터리 속을 전부 채우는 것은 아니에요. 세 금속은 리튬이 드나들며 자리를 잡는 한쪽 재료에만 들어 있어요. 조별 과제로 치면 세 명은 조 전체가 아니라 한쪽 팀인 셈이에요.
반대쪽 재료로는 대개 흑연을 써요. 여기에 리튬이 오갈 길을 열어 주는 액체와 두 쪽이 맞닿지 않게 막아 주는 얇은 막이 더해져야 배터리 하나가 완성돼요.
니켈과 코발트 대신 철과 인산을 쓰는 배터리도 널리 쓰여요. 같은 무게에 담는 전기가 적어 주행거리는 짧은 편이지만, 값이 싸고 열에 잘 견디는 것이 장점이에요.
그래서 어느 쪽이 더 좋다고 잘라 말하기는 어려워요. 멀리 가는 것이 중요한 차에는 세 금속 조합을, 값과 오래 쓰는 것이 중요한 차에는 다른 조합을 고르는 식이에요.
🤔 흔한 오해
NCM 배터리는 니켈과 코발트와 망간으로만 만들어진다.
세 금속은 리튬이 드나드는 한쪽 재료에 섞여 있어요. 반대쪽에는 대개 흑연이 들어가고, 리튬과 액체 재료, 얇은 막까지 있어야 배터리가 돼요.
니켈을 많이 넣을수록 언제나 더 좋은 배터리가 된다.
니켈이 많으면 같은 무게에 담는 전기가 늘어나요. 다만 재료의 짜임이 헐거워져 열에 약해지고, 만드는 과정이 훨씬 까다로워지는 대가가 따라와요.
🧺 일상에서 만나요
니켈과 코발트와 망간을 한 조로 섞어, 멀리 가는 힘과 흔들리지 않는 안정을 함께 잡으려는 배터리예요.