삼원계 배터리

NMC batteries

삼원계 배터리는 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn) 등 세 가지 금속을 조합한 양극재를 사용하는 리튬이온 2차전지다. 대표적으로 NCM(Nickel-Cobalt-Manganese) 계열이 있으며, 높은 에너지 밀도를 바탕으로 장거리·고성능 전기자동차 등에 주로 사용된다.

삼원계 배터리의 대표적인 양극재인 NCM은 리튬·니켈·코발트·망간 산화물로 구성된다. 일반적으로 니켈 함량을 높이면 에너지 밀도와 주행거리를 향상시킬 수 있고, 코발트는 구조적 안정성과 수명 유지에, 망간은 안정성과 비용 절감 등에 기여한다.

초기에는 니켈·코발트·망간의 비율이 1:1:1인 NCM111이 널리 사용됐으나 이후 NCM523, NCM622, NCM811 등으로 니켈 비중을 높이는 고니켈(High-Nickel) 기술이 발전했다. 최근에는 니켈 비중을 90% 이상으로 높이면서 코발트 사용량을 줄이는 초고니켈 양극재 개발도 진행되고 있다.

삼원계 배터리는 리튬인산철(LFP) 배터리에 비해 에너지 밀도가 높아 같은 무게와 부피에서 더 많은 에너지를 저장할 수 있다는 것이 가장 큰 장점이다. 이에 따라 긴 주행거리와 높은 출력이 요구되는 중·대형 및 고성능 전기차에서 경쟁력을 갖는다. 반면 니켈과 코발트 가격 및 공급망의 영향을 많이 받고 LFP보다 열적 안정성 확보가 어렵다는 단점이 있다.

이를 개선하기 위해 배터리 업계에서는 고니켈화와 함께 코발트 사용량을 줄이는 기술, 단결정(Single Crystal) 양극재, 열 안정성 향상 기술 등을 개발하고 있다. 한편 니켈·코발트·알루미늄을 사용하는 NCA(Nickel-Cobalt-Aluminum)도 높은 에너지 밀도를 갖는 대표적인 삼원계 양극재로 분류된다.

2020년대 들어 LFP 배터리가 가격과 안전성을 앞세워 보급형 전기차와 ESS 시장에서 빠르게 성장하면서 삼원계 배터리와 시장을 양분하는 구조가 형성되고 있다. 삼원계는 상대적으로 높은 에너지 밀도가 필요한 장거리·고성능 전기차에서, LFP는 가격·수명·안전성이 중요한 보급형 전기차와 ESS에서 강점을 보인다.

2026년 현재 LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온 등 한국 배터리 기업들은 고니켈 NCM·NCA 계열 배터리에 높은 기술력을 보유하고 있으며 북미·유럽 시장을 중심으로 사업을 전개하고 있다. 다만 세계 EV 배터리 시장에서는 중국 CATL과 BYD의 점유율이 크게 확대되면서 한국 기업들도 기존 삼원계 중심 전략에서 LFP·ESS 등으로 제품군을 다변화하고 있다. 2026년 1~4월 중국을 제외한 세계 EV 배터리 시장에서도 한국 3사의 합산 점유율은 28.7%로 전년 동기보다 8.5%포인트 하락했다.