- 실리콘 함량 최대 10% 목표…에너지밀도 개선·충전시간 단축

[디지털데일리 김도현 기자] 전기차(EV) 배터리 성능 개선을 위한 핵심 소재 개발이 속도를 내고 있다. ▲양극재 ▲전해질에 이어 음극재가 부상했다. LG에너지솔루션이 실리콘 음극재 확대를 추진 중이다.

16일 업계에 따르면 LG에너지솔루션 협력사 대주전자재료는 실리콘 함량 8~10% 음극재를 개발 중이다. 2023년 하반기부터 양산하는 것으로 알려졌다.

음극재는 배터리 수명과 충전 시간을 좌우한다. 원료에 따라 흑연계와 실리콘계로 나뉜다. 흑연은 가격이 저렴하고 안정성이 높다. 실리콘은 에너지밀도가 높고 배터리 충전 시간을 단축할 수 있다.

그동안 실리콘 음극재는 내구성과 부피 팽창 이슈로 널리 활용되지 못했다. 이를 보완하기 위해 업체는 흑연에 실리콘을 첨가하는 식으로 상용화를 진행 중이다.

가장 먼저 실리콘 음극재를 적용한 곳은 LG에너지솔루션이다. 지난 2019년 포르쉐 전기차 ‘타이칸’ 배터리에 실리콘 함량 5%의 음극재를 투입했다. 대주전자재료와 협업했다.

LG에너지솔루션은 실리콘 함량을 최대 10%까지 높이는 계획을 세운 것으로 전해졌다. 양극재의 니켈 비중을 확대해 전기차 주행거리를 늘리는 데 물리적 제한이 생기면서 음극재 강화를 병행키로 했다.

LG에너지솔루션은 탄소나노튜브(CNT)를 첨가해 팽창 문제를 극복할 방침이다. 더블레이어코팅 기술도 확보했다. 이 기술은 음극재는 음극 활물질, 바인더, 첨가제 등을 믹싱한 슬러리 형태로 극판에 발라지는데 이중 흑연(바인더)을 따로 분리해 2중으로 코팅하는 방식이다. 원료를 잡아주는 바인더를 두껍게 도포하면 배터리 저항 특성이 향상한다는 것이 LG에너지솔루션의 설명이다. 대주전자재료도 신제품 개발은 물론 생산능력(캐파)를 늘리고 있다. 실리콘 음극재 연간 캐파 2021년 1000톤에서 2024년 1만톤, 2026년 2만톤으로 확장할 계획이다.