원창환 충남대 나노신소재공학과 명예교수가 설립한 비씨텍이 배터리 음극활물질에 활용될 수 있는 고순도 실리콘분말 양산화 개발에 성공했다고 6일 밝혔다.
실리콘은 현재 배터리 음극재 주재료로 쓰이는 흑연보다 에너지밀도가 4~5배 높아 배터리 용량을 늘리고 충·방전 시간을 단축할 수 있는 차세대 소재로 주목받는다. 다만 리튬이온과 반응해 부피가 팽창하는 문제가 있어 흑연에 약 5% 정도로 첨가하는 방식으로 제한적으로 사용된다. 부피 팽창을 억제하고 사용량을 증대시키기 위해 많은 연구개발이 이뤄지고 있지만 제조 과정의 어려움이 크고 가격도 비싼 문제가 있었다.
비씨텍은 단결정 웨이퍼를 소잉(절단)할 때 발생되는 스크랩에 특수공법을 적용해 고순도 실리콘분말(100나노급~수마이크로) 개발하는데 성공했다. 국내 이차전지 소재 전문업체를 통해 검증을 마치고 월 100톤 규모로 양산 체제 구축을 서두르고 있다.
원창환 비씨텍 대표는 “개발한 실리콘 분말은 폐 실리콘스크랩으로부터 제조되는 것으로 원료비가 저렴하며 제조방법도 간단해 제조원가가 매우 저렴한 것이 특징”이라며 “100㎚이하, 100~200㎚, 300~500㎚, 1~3㎛의 다양한 입자 크기로 배터리 제조사의 요구 스펙을 맞출수 있다”고 설명했다.
이와 함께 비씨텍은 전도성과 방열 특성이 우수한 그래핀 분말 양산화 개발에도 성공했다.
그래핀은 높은 전기전도도, 열전도, 고강도, 유연성, 투명성 등 특성으로 전기·전자, 자동차, 기계, 항공 및 방산 등 여러 첨단 분야에 응용할 수 있지만 생산의 어려움으로 고가에 소량 제조돼 널리 사용되지 못하고 있다.
비씨텍 연구팀은 특수기법을 통해 복잡한 그래핀 제조공정을 단순화시켜 가격을 낮추고 대량의 폐수 발생을 없앤 고품질 그래핀 분말을 개발하는데 성공하고 양산을 준비하고 있다.
함께 개발한 고순도 실리콘 분말과 그래핀이 복합화된 분말을 사용하면 기존 음극재의 문제점을 극복할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
원 대표는 “수입에만 의존하던 그래핀을 여러 첨단 분야에 적용할 수 있도록 저가에 공급할 수 있도록 양산 준비를 서두르고 있다”면서 “양산이 이뤄지면 자동차, 항공기, 선박, 전기·전자분야에 큰 변화가 올 것으로 기대한다”고 말했다.
정현정 기자 iam@etnews.com
