국내 중소업계가 실리콘계 음극활물질 생산에 박차를 가하고 있다. 음극활물질은 2차전지 핵심 4대 소재 가운데 하나로 그동안 국산화가 거의 이뤄지지 않은 소재다. 기존 흑연(그라파이트) 소재가 아닌 에너지저장용량이 큰 실리콘(Si)계열 제품 양산기술 기반을 확보하면서 배터리 수명과 저장용량 확대라는 두 마리 토끼를 잡을 수 있을 것으로 기대된다.
26일 업계에 따르면 국내 중소기업이 개발 중인 실리콘계 음극활물질이 상용화단계에 접어든 것으로 알려졌다.
실리콘은 3000mAh/g 이상의 이론용량을 가지고 있어 현재 대세를 이루고 있는 그라파이트 대비 약 10배 이상의 고용량을 가진다. 배터리 충방전 시에 나타나는 급격한 부피팽창과 고가의 제조공정이 단점이지만 최근 국내 중소기업의 연구개발 성과가 이어지면서 상용화를 목전에 두고 있다.
예일전자는 실리콘계 음극활물질 개발에 성공, 양산기술을 확보했다고 최근 발표했다. 기존 공법과 달리 액상법을 사용해 제조비용을 획기적으로 낮췄다. 제조 공법 및 후속 공정에 관련 지적재산권을 국내외에 출원한 상태다. 현재 삼성SDI에 휴대폰 배터리 음극핀을 독점 공급하고 있는 예일전자는 WPM(World Premium Material) 삼성SDI 컨소시엄 업체로서 음극활물질 중 에너지저장용 음극소재 코팅을 담당하고 있다. 삼성SDI가 일본 니치콘과 에너지저장 시장에 진출함에 따라 소재 협력사로서 실리콘계 음극활물질 공급에 주력하고 있다. 일진전기 역시 실리콘계 음극활물질 제조기술을 국내 최초로 출원해 양산가능성을 높였고 엠케이전자도 합금기술을 이용한 모바일용 음극활물질 양산 계획을 발표했다.
배터리제조업계는 실리콘·그라파이트계 음극활물질을 상호보완재로 활용한다는 계획이다. 실리콘계 음극활물질은 저장용량이 큰 대신 충전 수명이 짧다. 반면 그라파이트계는 긴 수명대신 저장용량은 적다. 때문에 음극활물질의 최적 조합을 찾아 배터리 성능 향상에 주력하는 상황이다. 삼성SDI는 최근 갤럭시S3 등 모바일 제품 배터리에 실리콘계·그라파이트계 음극활물질을 혼합한 음극재를 적용하며 실리콘계 음극활물질 사용 비율을 높이고 있다.
배터리 제조업계 관계자는 “실리콘계 음극활물질이 그라파이트를 100% 대체할 수 없지만 1:1비율 혼합으로 배터리 성능 향상을 이끌 수 있을 것으로 기대한다”며 “최근 국내 중소기업의 실리콘계 음극활물질 샘플을 활용한 배터리 성능 연구가 활발해 향후 수요가 크게 확대될 것으로 예상된다”고 말했다.
최호기자 snoop@etnews.com
