[테크코리아 2022] 대주전자재료 "2030년 실리콘 음극재 연 10만톤 생산 준비"

2024년 이후 실리콘 음극재 수요가 폭발적으로 성장할 것이라는 전망이 나왔다. 실리콘 음극재는 기존 흑연계 음극재보다 전기차 배터리 충전 속도와 용량을 획기적으로 늘릴 수 있는 차세대 이차전지 소재다. 세계 최초로 실리콘 음극재를 상용화한 대주전자재료는 2030년까지 연 10만톤 이상의 실리콘 음극재를 생산할 능력을 갖출 계획이다.

박대운 대주전자재료 나노재료사업부 이사는 20일 테크코리아 2022에서 '시장 환경변화에 따른 실리콘 음극재 개발과 기회'를 주제로 강연을 맡아 이같이 밝혔다.

박 이사는 “글로벌 실리콘 음극재 시장은 2021년 이후 연평균 54%로 성장하고 2024~2025년을 기점으로 급격히 성장할 것”이면서 “전기차 배터리에서 음극활 물질은 저용량 흑연에서 고용량 실리콘계로 발전하는 시작 단계”라고 말했다.

음극재는 흑연계와 실리콘계로 크게 분류된다. 에너지 밀도 향상, 배터리 충전 시간 감소에 유리한 실리콘이 부상하고 있다. 다만 실리콘이 배터리 충·방전 과정에서 급격한 팽창과 수축, 손상, 수명 문제가 있어서 흑연에 실리콘 함량을 높이는 기술 진화가 이뤄지고 있다.

박 이사는 세계적으로 전기차 시장이 확대되고 고용량화, 급속 충전 요구에 따라 실리콘 음극재가 더욱 각광받는다고 강조했다. 실리콘이 흑연의 '조력자' 역할을 한다고 표현했다.

전기차용 리튬이온배터리(LIB) 발전 현황도 소개했다. 향후 전기차용 배터리는 충전 속도를 더욱 빠르게 만들면서도 주행 거리는 길고 생산 원가는 줄이는 방향으로 진화한다. 무엇보다 혁신 적인 배터리 셀 설계, 조립과 신소재 필요하다는 분석을 제시했다.

실리콘 음극재의 이상적인 구조와 형상에 대해서도 설명했다.

박 이사는 “실리콘 사이즈를 나노 수준으로 극단적으로 작게 만드는 것이 핵심”이라면서 “수나노 사이즈 실리콘이 구조체 안에서 잘 분산돼 있는 것이 가장 이상적”이라고 말했다.

실리콘복합산화물(Mg-SiO) 음극재 전지 성능과 개발 현황도 소개됐다.

박 이사는 “실리콘계 음극재의 성능개선을 위해 탄소나노튜브(CNT)를 첨가해 급속 충전, 수명 향상을 꾀하고 있다”고 설명했다.

박대운 대주전자재료 나노재료사업부 이사가 시장 환경변화에 따른 실리콘 음극재 개발과 기회를 주제로 발표하고 있다. 사진= 김민수기자 mskim@etnews.com

향후 급증하는 실리콘 음극재 수요에 발맞춰 대주전자재료는 투자를 확대한다. 대량 양산이 가능한 소재를 중심으로 역량을 집중한다.

박 이사는 “내년 연 3000톤 규모 생산 능력(케파)를 갖춘 뒤, 2030년까지 연 10톤 이상 규모를 생산할 수 있도록 준비할 것”이라고 밝혔다.

대주전자재료는 2019년 실리콘 함량 5% 이상 음극재를 상용화했다. 10% 함량 실리콘 음극재를 개발, 상용화를 앞두고 있다.

[표] 실리콘 음극재 시장 규모 예측치(출처-SNE리서치)

박소라기자 srpark@etnews.com