전체 음극재 시장서 비중 10%로 커질 듯 리튬 이차전지에서 흑연을 대체할 차세대 음극재로 주목받는 실리콘 음극재 시장이 2035년 9조원대 가까운 규모로 성장할 것이라는 전망이 나왔다. 에너지 전문 시장조사업체 SNE리서치는 23일 발표한 보고서에서 리튬배터리 음극재 시장에서 실리콘 음극재 비중이 2030년 7%에 이어 2035년에는 10% 수준까지 커질 것이라고 예측했다. 금액 기준으로는 2023년 6억달러(약 9천억원)에서 2025년 19억달러(약 2조5천억원), 2030년 43억달러(약 5조7천억원), 2035년에는 66억달러(약 8조8천억원)까지 증가할 것으로 예상됐다. 실리콘 음극재 사용량은 2030년 17만5천t, 2035년 28만5천t까지 늘어날 것으로 전망된다. 지난해 기준 실리콘 음극재 시장은 1만여t 수준으로 전체 음극재 시장(103만4천t)의 1% 정도다. 전기차·에너지저장장치(ESS)에서 가격경쟁이 치열해지면서 음극소재도 저가인 흑연이 강세를 보였다. 다만 전기차 주행거리를 늘리고 급속 충전 성능을 향상시키려는 완성차업계와 배터리업계의 이해관계가 맞물리면서 실리콘 음극재 시장 경쟁도 올해부터 본격화하겠다고 SNE리서치는 진단했다. 실리
UNIST 조재필 특훈교수팀, ‘Nature Energy’ 리뷰 논문 게재 실리콘 입자의 크기 조절로 부피팽창 및 수명 저하 문제 해결 국내 연구팀이 상용화된 전지에 적용 가능한 실리콘 음극재를 평가할 수 있는 분석 프로토콜을 제시했다. UNIST 에너지화학공학과 조재필 특훈교수팀은 ‘Nature Energy’에 리뷰 논문을 싣고, 이차전지 소재로 가장 주목받는 실리콘 음극 물질들이 상용화 전지에 사용되기 위해 확보해야 할 특성 및 문제점을 심도있게 분석했다. 실리콘 음극재는 충·방전 시 흑연 대비 5배 이상의 부피 팽창과 수축으로 인해 부서짐 현상이 발생한다. 이로 인해 전해액과의 분해 반응이 가속화되고 표면 막이 두껍게 형성돼 리튬이온의 이동을 저해함으로써 수명 저하를 일으킨다. 전기자동차의 배터리 음극에서 사용중인 실리콘 소재는 마이크론(100만분의 1)크기의 입자인 SiOx 계통으로 5% 미만 함유돼 있지만, 사용되는 소재의 초기효율이 80%대에 전도도까지 낮아 고속 충전에 문제가 있다. 연구팀은 개발 중인 실리콘 소재들은 초기 효율이 86%이하로 94%인 흑연에 비해 낮아 양극의 사용 효율을 감소시킨다는 문제점을 지적했다. 실리콘 소재는 입자가 커질
200만㎡ 규모 이차전지 전용 단지 조성…2030년 준공 목표 상주시와 SK에코플랜트가 10일 상주시청에서 이차전지 클러스터 산업단지 조성을 위한 양해각서(MOU)를 체결했다. 상주시와 SK에코플랜트는 이차전지 실리콘 음극재 제조기업인 SK머티리얼즈그룹포틴이 입주한 청리일반산업단지와 연계 발전이 가능한 지역을 선정, 2030년 준공을 목표로 약 200만㎡ 규모의 이차전지 관련 산업 전용 산업단지를 조성할 계획이다. 이차전지 클러스터 산업단지는 이차전지 관련 제조 기업을 한 곳에 집적시켜 청리산업단지와 연계, 시너지효과를 창출한다는 것이 목표다. 상주시는 전국이 2~3시간 이내로 접근 가능한 국토의 중심지로 청리일반산업단지 일원은 국도 3호선, 당진~영덕 고속도로, 중부내륙고속도로 등 교통·물류망이 잘 구축돼 있다. 중부내륙고속철도 연결사업이 2030년 완료되면 인력 확보와 접근성이 더욱 용이해진다. 강영석 상주시장은 "친환경 이차전지 클러스터 산업단지 조성은 상주의 산업 지도를 바꿀 수 있는 초석이 될 것"이라면서 "SK에코플랜트와 손잡고 이차전지 산업발전과 탄소중립 사회로의 이행이라는 두 가치 축이 양립하는 선순환 구조를 만들어가겠다"고 말했다. 헬로티 김
산업교육연구소는 7월 14일 “전기차 배터리 차세대 핵심소재 및 장비 현재와 미래전망 세미나”를 온라인·오프라인 동시 개최한다고 밝혔다. 이번 세미나에서는 전기차 배터리의 소재·부품·장비 기술개발, 원자재 공급망 확보, 수요시장 확대 강화가 예상되고 있는 가운데 가장 주목받는 분야인 핵심소재로서 주행거리를 늘리는 소재인 양극재 기술 고도화, 충전시간을 줄여주는 소재인 음극재 성능강화, 그리고 전해질 및 분리막은 고전압과 고온에서도 안전성을 유지하기 위한 전고체 개발과 코팅강화 등의 제반정보를 공유하는 시간을 갖게 된다. 세미나 주제는 △전기차 배터리 차세대 핵심소재 연구개발 현황과 시장분석 △니켈 함량 80% 이상의 차세대 하이니켈 양극재 개발현황 및 주요과제와 기술방향 △차세대 세라믹 코팅 분리막 개발현황 및 주요과제와 기술방향 △급속충전 그리고 차세대 실리콘 음극재 개발현황 및 주요과제와 기술방향 △차세대 리튬메탈 음극재 개발현황 및 주요과제와 기술방향 △차세대 나트륨이온 음극재 개발현황 및 주요과제와 기술방향 △전극/극판 장비 개발현황 및 주요과제와 기술방향 △그래핀, CNT 복합체 양극을 활용한 알루미늄 배터리 개발현황 및 주요과제와 기술방향 등을 주
MEET, 헬름홀츠 연구소 뮌스터 지부와 '차세대 양극재 기술' 등 연구 계획 LG에너지솔루션이 국내외 대학 및 기관들과 공동 연구센터를 설립한다. LG에너지솔루션은 7일 독일 뮌스터 대학 내 배터리 연구센터인 MEET(Münster Electrochemical Energy Technology), 독일 국가연구기관 헬름홀츠 연구소 뮌스터 지부와 함께 공동연구센터 FRL(Frontier Research Lab)을 설립한다고 밝혔다. FRL은 LG에너지솔루션이 국내외 유수 대학 및 기관들과 함께 차세대 배터리 관련 집중 연구개발(R&D) 과제를 설정해 연구하는 공동 연구센터다. 앞서 LG에너지솔루션은 지난해 9월 미국 샌디에이고 캘리포니아 대학(UCSD)에 이어 10월 카이스트와도 손잡고 FRL을 설립한 바 있다. 이번에 출범하는 MEET FRL에서는 배터리 가격을 낮추면서 용량을 극대화하는 '차세대 양극재 기술', 충전 속도 및 용량 개선에 필수적인 '실리콘 음극재 기술', 전해액 조성 및 전극 제조 시 사용하는 슬러리 용매를 친환경 소재로 전환하는 '친환경 공정' 관련 연구를 진행할 계획이다. MEET는 30년 이상 배터리 연구와 다양한 수상 경력을
실리콘 음극재 배터리 생산 스타트업인 앰프리우스가 기업인수목적회사(SPAC)와 합병으로 뉴욕증시에 상장한다고 미 월스트리트저널(WSJ)과 로이터통신 등이 12일(현지시간) 보도했다. 보도에 따르면, 앰프리우스는 운송업 전문 스팩인 ‘켄싱턴 캐피털 애퀴지’와 합병으로 올 하반기 미국 뉴욕증권거래소(NYSE)에 상장된다. 합병 회사의 가치는 13억 달러(약 1조6588억 원)로 평가받았다. 앰프리우스는 기존의 흑연 대신 에너지 밀도가 높은 실리콘을 음극재로 사용하는 배터리 생산업체로 2008년 설립됐다. 앰프리우스는 항공기 제조사 에어버스, 미 육군과 같은 고객에게 자사 배터리 제품을 팔고 있다고 설명했다. 이들은 앰프리우스 배터리를 전동 비행기와 무인기에 전력을 공급하는 데 쓴다. 앰프리우스는 자사 배터리가 전기차에도 사용된다고 덧붙였다. 앰프리우스는 자사가 2018년부터 상업 판매를 하고, 음극재를 전적으로 실리콘으로 만드는 설계에 대해 특허를 취득했으며, 항공기에 전력을 공급할 정도로 강력한 배터리를 만드는 독특한 회사라고 강조했다. 앰프리우스 강 선 최고경영자(CEO)는 “실리콘 음극재가 주류 기술이 될 것이라고 믿는다”며, “스팩 합병으로 얻게 된 자금
전고체 배터리용 양극재, 실리콘 음극재, 고체전해질 공동개발 및 글로벌 공급 체계 구축 프롤로지움과 협력 통해 차세대 이차전지소재 경쟁력 강화, 사업 포트폴리오 확대 포스코홀딩스가 차세대 이차전지의 핵심소재를 개발하기 위해 대만의 전고체 배터리 전문기업 ‘프롤로지움(Prologium)’과 협력키로 했다. 포스코홀딩스는 12일 프롤로지움에 지분 투자 및 핵심소재인 전고체 배터리 전용 양극재와 실리콘 음극재, 고체전해질 공동개발, 글로벌 공급 체계를 구축하는 계약을 체결했다. 2006년에 설립된 프롤로지움(Prologium)은 2012년 전고체 배터리를 개발했으며, 이를 스마트워치 등 소형 IT기기 업체에 판매하고 있다. 또한 글로벌 투자사로부터 투자를 유치하고, 독일의 다임러그룹 등 주요 완성차업체와 함께 전기차용 전고체 배터리를 공동 개발하고 있다. 포스코홀딩스 이차전지소재사업추진단장 이경섭 전무는 “프롤로지움과 협력을 통해 포스코그룹의 차세대 이차전지소재 경쟁력을 강화하고, 사업 포트폴리오를 더욱 확대할 것이다.”라고 말했다. 프롤로지움 빈센트 양(Vincent Yang) 회장은 “리튬, 니켈, 흑연 등의 이차전지소재 원료 뿐만 아니라 양극재, 음극재 사업
헬로티 김진희 기자 | SKC가 2021년 매출 3조3,961억 원, 영업이익 4,645억 원으로 매출과 영업이익 모두 사상 최대 실적을 기록했다. 전년 대비 매출액은 38%, 영업이익은 130% 늘어났다. 2022년에도 실적 상승세를 이어나가 매출 3조8,000억~4조 원, 영업이익 4,500억~5,000억 원을 달성하겠다는 목표를 세웠다. SKC는 지난 8일 서울 종로구 SKC 본사에서 주요 임원이 참석한 가운데 이 같은 내용의 2021년 경영실적을 발표했다. SKC는 지난해 비즈니스 모델 혁신을 꾸준히 이어나가며 모든 사업부문에서 성장을 이뤄냈다. 또 세계 1위인 이차전지용 동박사업의 국내외 증설을 빠르게 추진했으며 고성능 컴퓨팅용 반도체 글라스 기판, 이차전지용 실리콘 음극재, 친환경 생분해 플라스틱 등 고부가, 친환경 분야 신소재 사업도 시작했다. 산업은행과 1조5,000억 원 규모의 금융협약을 체결하는 등 투자재원도 확보했다. 동박사업 투자사 SK넥실리스는 지난해 매출 6,632억 원, 영업이익 795억 원을 기록했다. SKC 편입 첫 해인 2020년보다 매출은 79%, 영업이익은 50% 증가했다. 이차전지 시장이 급성장하는 가운데 정읍 5공장 상
헬로티 김진희 기자 | SKC가 이차전지의 성능을 대폭 개선하는 차세대 소재인 실리콘 음극재 사업을 가속화한다. 영국 실리콘 음극재 기술기업 넥세온(Nexeon)에 투자를 마친 SKC는 올해 사업운영회사를 설립하고 상업화를 서두른다. SKC는 SJL파트너스, BNW인베스트먼트, 키움PE와 컨소시엄을 구성해 넥세온에 총 8,000만 달러 투자를 완료하고 넥세온 지분 일부와 실리콘 음극재 사업권을 확보했다. SKC 컨소시엄은 넥세온 투자를 통해 확보한 사업권을 기반으로 양산을 담당할 사업운영회사를 올해 안에 설립할 예정이다. 2024년 양산 개시가 목표다. SKC는 컨소시엄의 주사업자로서 사업의 주도적 역할을 맡는다. 실리콘 음극재는 이차전지 음극 내 함량이 높을수록 배터리 충전속도, 전기차 주행거리 성능이 좋아진다. 이에 실리콘 음극재는 전기차 시장의 차세대 소재로 주목받고 있다. 시장조사기관에 따르면 시장 규모는 2025년 29억 달러, 2030년 146억 달러 규모로 성장할 전망이다. 음극 내 실리콘 함량에 따라 저함량(15% 이내), 고함량(15% 이상)으로 나뉘는데 현재는 저함량 제품의 상용화 초기 단계다. 2006년 영국에 설립된 기술 스타트업 넥세온
헬로티 이동재 기자 | 국내 연구진이 전기차의 주행거리를 대폭 늘릴 수 있는 음극재 합성 기술을 개발했다. 합성 기술은 고용량 음극 소재를 상용화하는 데 걸림돌로 지적됐던 내구성 문제를 해결했다. UNIST 에너지화학공학과 조재필 특훈교수팀이 고용량 음극 소재인 실리콘계열 소재의 내구성을 획기적으로 개선하는 합성 기술을 개발했다. 실리콘은 기존에 리튬이온배터리 음극 소재로 널리 쓰이고 있는 흑연보다 용량이 10배나 커 전기차의 주행거리를 대폭 늘릴 수 있는 소재로 주목받았지만, 충·방전 때마다 실리콘 부피가 수배 이상(360%) 부풀어 올라 구조적 손상이 발생하기 쉽고 위험하다는 점 때문에 상용화가 어려웠다. 실리콘의 급격한 부피 변화를 막기 위해서는 실리콘 음극재 입자를 최대한 작게 만들어야하는데, 덩어리 실리콘을 잘게 부수는 등의 방식 등으로는 한계가 있었다. 조 교수팀은 핵 성장 억제에서 답을 찾았다. 음극재를 이루는 입자들은 씨앗 단계인 핵에 원자들이 달라붙으면서 점점 커지는 성장 과정을 거쳐 하나의 입자로 완성되는데, 핵 성장은 억제를 통해 입자를 작게 만들 수 있다는 설명이다. 조 교수팀이 고안한 합성법으로는 입자 크기를 1나노미터 이하(10억분의
헬로티 이동재 기자 | SKC 이사회는 지난 1일 임시이사회를 개최하고 박원철 SK 수펙스추구협의회 신규사업팀장(부사장)을 신임사장으로 선임했다. 2016년 취임 이후 SKC의 괄목할 만한 변화를 이끌어낸 이완재 사장은 SKC의 ESG 경영 및 신사업 추진 관련 그간에 축적된 경영노하우를 지원할 예정이다. 서울대 화학공학과에 입학해 박사 학위를 받고 시카고대 MBA를 마친 박원철 사장은 글로벌 컨설팅사 BCG(Boston Consulting Group)와 GS에너지, 하나자산운용 등을 거쳐 2018년부터 SK 수펙스추구협의회에서 글로벌 성장과 사업 발굴을 맡아온 신규사업 전문가다. SK그룹의 베트남 마산그룹 및 빈그룹 투자, 일본의 친환경 소재 기업 TBM사 투자 등 글로벌 투자를 주도했다. SKC 이사회는 박원철 사장이 딥체인지를 통한 SKC의 성장을 가속할 적임자로 판단했다. SKC는 2017년 ‘우물에서 벗어난다’는 뜻의 탈정(脫井)을 선언한 이래 환골탈태 수준의 딥체인지를 추진해왔다. 2020년 SK넥실리스를 출범시키며 2차전지 소재사업으로 진출했으며 SKC코오롱PI, SK바이오랜드 등의 지분을 정리하며 혁신을 이뤄냈다. 이 기간 동안 SKC의 실적은
헬로티 이동재 기자 | 전기차에서 가장 핵심적인 부품은 뭘까. 전기를 동력으로 사용하는 전기차의 정체성 측면에서, 단연 배터리다. 배터리의 성능에 따라 전기차의 주행거리, 충전시간 등 소비자의 구매를 좌우하는 핵심 요인들이 결정된다. 전기차에 들어가는 배터리의 가격은 전기차 가격 중 40%에서 많게는 50%까지 차지한다. 내연기관 엔진 가격이 자동차 가격의 20%대를 차지하는 것을 생각해보면, 높은 비중이 아닐 수 없다. 현 단계에서 전기차 대중화의 가장 큰 걸림돌로 작용하는 것이 취약한 가격 경쟁력인 만큼, 유관 기업들은 배터리의 생산 비용을 낮추는데 총력을 다하고 있으나, 여전히 배터리는 비싸다. 전기차 배터리는 높은 출력과 효율성을 유지하면서 안전성까지 확보돼야 하기 때문에 만들기가 쉽지 않다. 자동차 회사들은 까다롭고 비싼 배터리를 굳이 스스로 생산하기보다 배터리 제조 전문 회사에 맡겨 왔다. 최근 들어 글로벌 완성차 업체들 사이에서 배터리를 직접 만들어 생산 자립을 이루고 생산 원가를 낮추려는 움직임이 일고 있다. 그러나 아직 배터리 전문 제조사들과의 합작을 통해 기술력을 쌓아갈 수밖에 없는 단계라, 당분간은 현재까지와 같이 배터리 전문 제조사들이
헬로티 이동재 기자 | LG에너지솔루션이 미국 샌디에이고 대학교(이하 UCSD)와 공동 연구로 상온에서도 빠른 속도로 충전이 가능한 장수명 전고체 배터리 기술을 개발했다고 밝혔다. 이는 기존 60도 이상에서만 충전이 가능했던 기술적 한계를 넘은 것이다. 또한 실리콘을 적용한 전고체 배터리 중 상온에서 충방전 수명이 500회 이상인 건 처음이다. 이번 연구 논문은 24일 세계 과학계 연구성과 지표의 기준이 되는 최고 권위의 과학 저널 '사이언스(Science)'지(373권 6562호)에 실려 그 성과를 인정받았다. 에너지 밀도 향상을 위해 리튬 금속을 음극으로 적용한 기존 전고체 배터리의 경우 온도에 민감해 60도 혹은 그 이상의 고온 환경에서만 충전할 수 있는데다 느린 충전 속도가 한계로 지적되어 왔다. 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 전고체 배터리의 음극에서 도전(導電)재와 바인더를 제거하고 5um 내외의 입자 크기를 가진 '마이크로 실리콘 음극재'를 적용했다. 실리콘 음극재는 기존 흑연 음극재에 비해 10배 높은 용량을 가져 배터리의 에너지 밀도 향상을 위한 필수 소재로 손꼽히지만, 충방전 중 큰 부피 변화 때문에 실제 적용이 까다로운 소재로 알려져 있
헬로티 조상록 기자 | LG에너지솔루션이 미국 샌디에이고 대학교(이하 UCSD)와 공동 연구로, 상온(25℃를 의미)에서도 충전이 가능한 장수명 전고체 배터리 기술을 개발했다. 기존 전고체 배터리는 60℃ 이상에서만 충전이 가능했다. 실리콘을 적용한 전고체 배터리 중 상온에서 충방전 수명이 500회 이상인 건 처음이다. 이번 연구 논문은 9월 24일 세계 과학계 연구성과 지표의 기준이 되는 최고 권위의 과학 저널 ‘사이언스(Science)’지(373권 6562호)에 실려 그 성과를 인정받았다. 전고체 배터리는 배터리의 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 액체에서 고체로 대체함으로써 현재 사용 중인 리튬-이온 배터리보다 에너지 밀도를 향상시키고 안전성도 강화할 수 있는 차세대 배터리다. 하지만 에너지 밀도 향상을 위해 리튬 금속을 음극으로 적용한 기존 전고체 배터리의 경우 온도에 민감해 60℃ 혹은 그 이상의 고온 환경에서만 충전할 수 있는데다 느린 충전 속도가 한계로 지적되어 왔다. 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 전고체 배터리의 음극에서 도전(導電)재와 바인더를 제거하고 5um(마이크로미터) 내외의 입자 크기를 가진 ‘마이크로 실리콘 음극재’를 적용했다.
헬로티 이동재 기자 | 고용량 리튬이온전지용 복합 음극재의 상용화가 눈앞이다. 한국전기연구원(이하 KERI)이 개발한 ‘고용량 리튬이온전지용 실리콘/그래핀 복합 음극재 대량 제조기술’이 기업체에 11억원에 기술이전됐다. KERI 전기재료연구본부 소속의 나노융합연구센터 이건웅·정승열 박사팀, 차세대전지연구센터 김익준·양선혜 박사팀이 공동으로 개발한 이 기술은 전기차 및 스마트폰 등에 사용되는 리튬이온전지의 음극 소재인 ‘실리콘(Si)’의 단점을 보완한다. 리튬이온전지의 차세대 음극 소재로 주목받는 실리콘은 기존에 사용되던 흑연보다 에너지 밀도가 10배나 높고 충·방전 속도도 빠르다는 장점을 가지고 있지만, 충·방전 시 부피 팽창(3배 수준) 문제와 전기 전도도가 낮다는 단점이 있다. 또한 실리콘 입자가 부서지거나 전극 박리 및 연속적인 전해액 분해 반응으로 인해 전지 성능을 급격히 감소시킬 수 있다는 점도 있어 상용화에 큰 걸림돌이 되고 있다. 이러한 이유로 실리콘의 장점은 살리면서 단점을 보완해주는 소재의 복합화 연구가 국내·외에서 활발하게 진행돼 왔다. 이에 KERI가 주목한 소재는 ‘그래핀’이었다. 그래핀은 2차원 탄소나노소재로서 전도성이 매우 우수하고,
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