이차 전지 실리콘 음극재 시장 전망과 가능성

 

 

전기차 보급의 확대로 국내 배터리 업계가 실리콘 음극재 개발에 박차를 가하고 있습니다. 개화 시장 초기 단계인 첨가제 영역의 경우 전체 전기차 판매 증가와 해당 첨가제 침투율 상승 국면에서 가파른 이익 증가가 가능할 전망입니다.

 

실리콘 음극재란?

배터리 생산 가격을 낮추면서 에너지 용량을 늘려서 전기차 성능성 획기적으로 늘릴수 있는 신기술 입니다.

 

특히나 실리콘 음극재 시장은 테슬라, LG에너지솔루션 등 주요 시장 참여자들의 주행거리 향상 및 충전시간 단축을 위해 차세대 배터리 컨셉으로 채용 예정인 기술로 본격적인 시장 개화가 임박했다고 예상 됩니다.

 

전기차 배터리에 요구되는 기술적 과제는 주행거리 향상을 위한 고용량 배터리, 배터리 장수명화, 고속충전입니다.

여기에 음극재의 역할은 충전속도와 배터리 수명을 길게 해주는 것입니다. 기존 음극재는 흑연을 사용하여 배터리 충전시 리튬이온이 양극재에서 음극재로 이동해 흑연 층 사이에 위치합니다. 이 과정에서 흑연 부피의 팽창이 발생하여 배터리 구조의 변화를 유발하며 이는 배터리 용량 감소의 원인이 됩니다. 천연 흑연의 부피 팽창의 문제를 해결하기 위해 인조흑연을 도입하였으며 인조 흑연은 섭씨 3,000도의 열처리 과정을 겪기 때문에 안정성이 높으나, 인조흑연 역시 리튬이온 저장 용량의 한계가 뚜렷한 상황입니다. 실리콘은 단위 용량에서 흑연 대비 약 10배가 높아서 실리콘 음극재 적용시 고용량,고출력이 가능합니다.  그러나 실리콘 음극재 역시 부피 팽창 문제에서 자유롭지 못하며 이 부분을 어떤식으로 개선 할지가 중요한 포인트 입니다. 아직까지 실리톤음극재 침투율이 낮았던 이유는 양극재만으로 주행거리를 늘릴 수 있었기 때문입니다.

 

 

SKC는 2022년 1월 영국 실리콘 음극재 기술 기업 넥세온에 8000만달러를 투자해서 글로벌 사업권을 확보 했습니다. 두 회사가 공동으로 개발한 고함량 실리콘 음극재는 실리콘 함량이 15% 이상이며 현재 SK온 배터리에 탑재하여 테스트 중입니다. 내부적으로 긍정적인 평가를 받고 있으며 SKC는 실리콘 음극재를 대량 양산할 공장도 설립할 예정입니다.

 

현재 국내 기업 중에 실리톤 음극재 상용화에 성공한 기업은 대주전자재료가 유일합니다. 대주전자재료는 실리콘 5% 수준의 1세대 실리콘 음극재를 양산해 LG에너지솔루션에 공급하고 있습니다. 

 

실리콘 음극재 기술은 SiOx계열과 Si-C 계열이 있습니다. SiOx 계열은 초기 용량이 높으나, 낮은 충방전 효율의 보정을 위해 Mg 등을 첨가하는 과정에서 초기 용량은  감소가 가능함, 산소가 Li이온에 결합하여 이동성을 저하시켜 충방전 효율을 감소함. 충방전 효율이 낮아 구조 붕괴 방지되어 용량 유지율은 높아짐. Si-C 계열은 SiOx 대비 입자의 크키가 커서 팽창 리스크에 노출 될 수 있음, 진공 증착 공정을 포함하는 SiOx 계열의 가격이 더 높음.--각 계열의 장단점이 있어서 어떤 기술이 채택 될 지 지켜봐야 합니다. SiOx 계열 관련 기업으로는 대주전자재료와 포스코케미칼이 있으며  Si-C 계열 관련 기업은 한솔케미칼, 포스코케미칼, SKC가 있습니다.

 

 

내용 출처:

http://https://biz.chosun.com/industry/company/2023/01/24/S3YTUKOI7VBK5DR4EBSKKCM3WI/?utm_source=naver&utm_medium=original&utm_campaign=biz

하나금융그룹 2차전지 투자자가 알아야 할 2023년 주요 이슈: 실리콘 음극재 시장의 개화

김현수/위경재