양극제만큼이나 전기차 배터리에서 중요한 소재가 음극재이다.대표적 음극제 생산업체로 대주전자재료,포스코퓨처엠,나노신소재,이녹스,애경캐미칼등이있다.특히 이들기업은 실리콘음극제 개발로 배터리수명을 늘리는기술에 힘을쓰고있다. 이는 주행거리 증가와 배터리 충전속도 개선을 기대할수있다.
음극제의정의
양극재가 배터리 전체의 용량과 전압을 결정한다면,음극재는 양극에서 나오는 리튬이온을 저장했다가 방출하는 역할응한다. 리튬이온을 저장하는 음극재는 배터리의 충전속도와 수명에 영향을 끼친다.음극재의 성능에따라 배터리의 성능이 좌우된다고해도 과언이 아니다.
배터리 원가 비중의 약14%를 차지하는 음극재 양극에서 나오는 리튬응 저장했다가 방출하면서 외부 회로를통해 전류를 흐르게하는 역할응하며 전기차 배터리 충전속도와 수명을 결정합니다.
음극재의 재료물질
음극 또한 양극처점 음극 기재에 활물질이 입혀진 형태로 이루어져있다,음극 활물질은 양극에서나온 리튬이온을 가역적으로 흡수 방출하면서 외부회로를 통해 전류를 흐르게 합나다.
현재 음극 소재로 많이 사용하고 있는것은 흑연이다.흑연은 아주 규칙적인 구조를 가지고있다.탄소가 결합된 하나의 층이 여러겹 쌓인구조이다.그래서 충전시 리튬이온이 양극에서 음극으로 이동해 흑연층 사이사이로 들어가면서 흑연은 조금 팽창한다.
이차전지를 사용하다보면 시간이 갈수록 사용시간이 줄어든다.리튬이온이 들어가는 음극이 시간이갈수록 열화가돼어 무너지는 이유다.아무리 튼튼한 제품이라도 사용하다보면 고장이 나는것처럼 배터리수명이 조금씩 줄어든다.
흑연을 대체할소재(실리콘)
흑연의 뒤를이을 소재로 떠오른것이 실리콘이다.실리콘은 흑연에 비해 에너지밀도가 약10배가 높으며 충전속도 또한 빠르다.그러나 실리콘도 보완해야할 것이있다.그것은 팽창이다 .
리튬이온이 들어갔을때 흑연은10%수준의 팽창을 발생하지만 실리콘은 약400%정도 늘어난다.
현재 배터리 업계에서는 이 실리콘의 구조를 안정화 시키는 방향의 연구 개발이 한창 진행중이다.
개발의 핵심은 음극재의 실리콘 함량을 높이면서도 팽창현상을 최소화하는것이다.실리콘의 햠량을 높인 음극재를 활용할 경우 전기차 주행거리 증가와 배터리 충전 속도 개선을 기대할수 있을것으로본다.
실리콘 음극재 관련기업
- 대주전자재료
대주전자재료는 세계 최초로 실리콘 음극재 생산에 성공한기업이다.개발한 음극재를 전기차용 파우치쎌에 적용하는 성과를 내기도하 였다.대주전자재료는 해당분야에서 글로벌 3위 기업으로,포스코 퓨처엠과 함께 가장 영향력있는 국내 음극재업체이다.
- 이녹스 에코엠
이녹스의 자회사닌인 이녹스 에코엠이 음극재 배터리 소재사업을 영위하고있으며,글로벌2차전지 배터리업체에 납 품예정이다. 이녹스 에코엠의 실리콘 파우더 신소재가 음극재 성능 개선에 활용될 수 있다는소식으로 실리콘음극재 관련주로 부각돼었다. 이녹스 에코엠은 실리콘 음극재 시장의 2가지 핵심 원재료 생산기술인siox타입과 si-c타입의 원재료 생산기술을 모두내재한 국내 유일한업체다.
- 애경케미칼
애경케미칼은 리튬이온 전지용 음극재 생산공장릉 착공하여,실리콘계 음극용 바인더 상용화를 진행중이며,고출력 음극활물질을 생산할 예정이다.실리콘 음극재가 약5% 포함된 이차전지를 상용화에성공하였다.
애경케미칼은 고용량 실리콘계 음극용 바인더를 개발하는데 성공했다.
애경케미칼응 국내 최초로 2차전지 음극소재를 개발한 이력이 있다.
- 포스코 퓨처엠
포스코 퓨처엠은 자회사 포스코실리콘솔루션이 실리콘음극재 생산 기술을 보유하고 있다.
인조흑연 음극재 생산능력과 함께 si-c(실리콘-탄소복합체),siox(실리콘산화물) 등 실리콘 음극재사업을 진행중이
실리콘 음극재 대장주로 부각돼고있다.
- 나노신소재
나노신소재는 2차전지용 CNT 도전재를 생산하고있다.
CNT도전재는 양극과 음극사이 전자흐름을 촉진시키며 실리콘 음극재의 충전 속도를 개선하는 효과가있다.
그밖에 많은 기업들이 2차전지 소재사업에 참여하고있고,계획중이다.뜨거운 관심많큼 투자에 있어서는 신중하여야 할것이다.
