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글쓴이 코본간다 작성일 2023-11-18 13:23:11
제 목   오늘자 아시아경제에 "전기차5분 충전" 코본 언급
글번호   19970   [회원글] 삭제권한없음   

스웰링 현상을 줄이기 위해 탄소나노튜브(CNT) 소재의 도전재를 함께 사용하기도 한다. 도전재는 양극재나 음극재에 함께 사용해 전자의 흐름을 촉진시키는 역할을 한다. 특히 CNT 도전재를 실리콘 음극재에 첨가하면 팽창 현상을 어느정도 막을 수 있다. CNT 도전재는 6개의 탄소원자가 서로 연결돼 원통형 모양으로 말려 있는 구조다.

실리콘 음극재용 CNT 도전재는 한겹으로 이루어진 싱글월탄소나노튜브(SWCNT)가 주로 쓰인다. SWCNT는 러시아의 옥시알((OCSiAL)이 독점적으로 생산했으나 일본의 제온 한국의 나노신소재, 코본, 제이오 등이 시장에 새로 진출하며 경쟁 구도를 이루고 있다.

테슬라, 4680 배터리에 채용할 듯…GM·폭스바겐도 관심

기술적 난제에도 불구하고 배터리 업계에서는 실리콘 음극재가 결국 보편화될 것으로 보고 있다. 테슬라는 4680 원통형 배터리에 실리콘 음극재를 적용하는 방안을 추진하고 있다. 테슬라에 배터리를 공급하는 파나소닉은 지난 7월 영국 스타트업인 넥세온(Nexeon)으로부터 실리콘 음극 물질을 구매하기로 했다고 발표했다. 파나소닉은 2025년부터 캔자스 공장에서 넥세온의 음극 물질을 적용한 리튬이온배터리를 생산할 계획이다. 넥세온은 SKC가 2021년 8000만 달러(약 1042억원)를 투자하며 주목을 받은 바 있다.

테슬라이외에도 제너럴모터스(GM), 포드, BMW 등 완성차 업체들은 실리콘 음극재 배터리를 탑재하거나 탑재할 계획이다.국내 대표적인 실리콘 음극재 업체인 대주전자재료가 SK온에 실리콘 음극재를 공급한 것도 이같은 기대감을 키우고 있다. 대주전자재료는 2019년부터 LG에너지솔루션에 실리콘 음극재를 공급하고 있다. LG에어지솔루션의 이 배터리는 포르쉐 타이칸 전기차에 적용됐다. 폭스바겐은 2021년 '파워데이'에서 에너지밀도 향상과 충전 시간 단축을 위해 실리콘 음극재를 확대 적용하겠다고 밝힌 바 있다.

BMW는 전기차 뉴i7에 삼성SDI의 P5(옛 Gen5) 배터리를 탑재했다. 이 배터리는 하이니켈 양극재와 실리콘 음극재를 적용했다. 삼성SDI는 자체 고유 기술인 SCN(Silicon Carbon Nanocomposite)'을 적용했다. GM은 2022년 9월 미국 팔로알토에 위치한 실리콘 음극재 개발 스타트업 원디배터리사이언스(OneD Battery Science)와 협력한다고 발표한 바 있다. GM벤처스는 이 회사에 2500만달러(약 325억원)를 투자하기도 했다.

포스코·SK·롯데·한솔 등 대기업도 진출 선언

소재 기업들의 움직임도 활발하다. 전 세계적으로 실리콘 음극재의 선두 기업은 중국의 BTR(베이터뤼)과 일본의 신에츠(Shin Etsu)화학이 손꼽힌다. 국내에서는 대주전자재료가 처음으로 실리콘 음극재를 상용화했다. 이 회사의 생산 능력은 2023년 현재 약 3000톤(t) 수준으로 2024년에 1만t, 2025년에 2만t 확대할 계획이다.

포스코 그룹, SK 그룹 등 대기업들도 앞다투어 실리콘 음극재 개발에 나섰다.

포스코홀딩스는 2022년 7월 SiOx 기술을 보유한 테라테크노스를 인수해 사명을 포스코실리콘솔루션으로 변경하고 자회사로 편입한 바 있다. 이 회사는 포항 영일만 산업단지에 연산 450t 규모의 1단계 공장을 건설중이다. 흑연 음극재를 생산하고 있는 포스코퓨처엠도 SiOx와 Si-C 기반 음극재를 개발하고 있으며 2024년 양산을 목표로 하고 있다. 포스코퓨처엠은 100% 실리콘으로 이루어진 퓨어실리콘 음극재도 개발하고 있다.

SK머티리얼즈는 지난 2021년 미국 배터리 소재 기업인 그룹14(Group14)와 합작사 SK머티리얼즈그룹14를 설립했다. 이 회사는 2023년 경북 상주에 연 2000t 규모의 실리콘 음극재 공장을 준공했다. 영국 넥세온에 대한 지분 투자 및 라이선스 계약을 체결한 SKC는 실리콘 음극재 자회사 얼티머스를 설립했다. 이 회사는 넥세온의 기술을 활용해 내년 1월 실리콘 음극재를 시범 생산할 계획이다.

롯데머티리얼즈는 2023년 7월 실리콘 음극재 기술을 보유한 프랑스 스타트업인 엔와이어즈(Enwires)와 지분 투자 계약을 맺었다. 이 회사는 2027년부터 양산에 돌입한다는 계획이다. 한솔케미칼 850억원을 들여 전북 익산에 SiC 계열 실리콘 음극재 양산을 준비하고 있다. LG화학은 퓨어실리콘 개발을 진행중이다.

에너베이트가 개발중인 실리콘 음극재 배터리(사진=에너베이트)
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에너베이트가 개발중인 실리콘 음극재 배터리(사진=에너베이트)
해외 기업들의 움직임도 활발하다. 미 캘리포니아 어바인에 위치한 에너베이트(Enevate)는 지금까지 르노-닛산-비쓰비시가 공동으로 설립한 얼라이언스벤처스, LG화학, 삼성벤처투자로부터 약 1억9100만달러를 투자 받았다. 이 회사는 5분안에 400㎞ 주행 거리를 충전할 수 있는 실리콘 음극재 배터리를 개발하고 있다. 이회사는 음극활물질에 70%의 퓨어 실리콘을 사용해 3000mAh/g의 에너지밀도를 구현했으며 초기 쿨롱 효율은 90% 이상을 나타내고 있다고 밝혔다. 하지만 아직 상용화 단계에는 이르지 못한 것으로 파악된다. 지난 9월에는 미 배터리 기업인 낸트G(NantG)와 차세대 고성능 배터리 제조를 위한 파트너십을 체결했다고 발표한 바 있다.

또다른 미국의 스타트업 앰프리우스(Amprius)도 퓨어실리콘 을 개발중이다. 이 회사는 단위 중량당 에너지밀도 450Wh/kg, 6분 안에 80%까지 충전할 수 있는 실리콘 음극재 배터리를 파트너사와 테스트중이라고 밝혔다. 현대공업은 지난 2021년 앰프리우스에 약 140만달러 규모의 지분을 투자한 바 있다.

디지털데일리, '테슬라 4680 배터리 '실리콘 음극재' 적용 추진', 2023.5.4

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