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신태현

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전진만 염두에 두려합니다
흑연·실리콘, 배터리 미래 위한 소재

2022-12-08 16:27

조회수 : 1,153

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흑연 이미지. (사진=배터리 인사이드)
 
2차전지라는 용어를 많이들 들어봤을 겁니다. 1차전지는 리모콘, 시계 등 소형 제품에 주로 사용해온 배터리로서 전력이 떨어지면 끝입니다. 2차전지는 충전이 가능한 제품으로 전기차와 휴대폰에 들어갑니다.
 
2차전지의 대명사는 리튬이온배터리입니다. 리튬이온배터리의 안정성은 음극에 흑연을 사용하면서 가능하게 됐다고 합니다. 흑연은 원자 단위의 판들이 규칙적으로 쌓인 구조인데, 리튬이온이 사이사이에 들어가 저장되기에 안성맞춤이라는 겁니다.
 
안타깝게도 흑연의 특성상 음극재는 양극재보다 수명이 짧다고 합니다. 충방전을 반복하면서 리튬이온이 들어가는 흑연이 팽창하는 구조 변화를 일으켜 저장 능력이 떨어지기 때문입니다.
 
그래서 2500도의 고열을 가해 천연흑연보다 구조가 안정적인 인조흑연을 사용하기도 하지만 아예 더 새로운 차세대 재료를 사용하려는 시도가 줄을 잇고 있습니다.
 
가장 많이 언급되는 것으로 보이는 재료는 실리콘입니다. 에너지 밀도가 흑연보다 10배가 높은데다 충전 시간도 단축할 수 있기 때문입니다.
 
하지만 단점은 팽창입니다. 흑연도 팽창이 특징이지만 조금씩 부풀어올라서 수명을 갉아먹는 정도이지만, 실리콘은 그 정도가 커서 그냥 적용시켜버리면 아예 제품으로 쓸 수 없을 정도입니다.
 
현재 기술로는 한자릿수의 비율로는 상품까지 나온 상황입니다. 이를 10% 이상까지 올릴 수 있느냐가 관건이고 그래야 좀더 의미있는 충전 시간 단축도 가능하다고 합니다.
 
덧붙여서 실리콘이 차세대로 핫한 와중에 흑연 관련 소재가 주요 상품인 업체의 미래도 주목할만 합니다.
 
OCI는 피치(핏치)를 생산하고 있습니다. 철강 공정에서 부산물로 콜타르가 발생하는데, 그 콜타르를 정제해 피치를 만듭니다. 피치의 용도 중에는 고품질의 흑연전극을 제조하기 위한 결합제가 있습니다.
 
얼마 전에 태양광 관련 분야가 아닌 부문을 화학 부문이라고 하면서 분할했는데. 분할 명분으로 신규 사업을 들었습니다. 과연 흑연을 염두에 두고 그 안에서 새로운 걸 추진할지, 아니면 실리콘을 의식할지가 주목됩니다.
  • 신태현

전진만 염두에 두려합니다

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