스미토모케미칼(Sumitomo Chemical)이 LiB(리튬이온전지) 음극재 사업에 진출한다.
스미토모케미칼은 2019년 4월부터 도호쿠(Tohoku)대학 금속소재연구소와 공동으로 배터리 고용량화를 위한 4나인 이상 고순도 알루미늄박 활용 음극재 연구개발(R&D)을 진행해왔으며 최근 고용량화를 실현할 수 있는 음극재 구조를 밝히는데 성공했다고 밝혔다.
고순도 알루미늄박만을 사용해 충‧방전 과정에서 발생하는 거대 체적 변형을 막을 수 있고 기존 음극재처럼 탄소계 소재나 동박을 적층하는 공정도 필요하지 않아 제조 프로세스를 대폭 간소화할 수 있을 것으로 기대되고 있다.
스미토모케미칼은 이미 그룹 내에서 양극재와 분리막 사업을 영위하고 있으며 음극재 진출을 통해 배터리 4대 소재 가운데 3개 사업을 확보할 예정이다.
음극재는 앞으로 3년 안에 시험제품을 개발하고 본격적인 사업화에 나서며 매출액을 수백억엔대로 확대하는 계획을 세우고 있다.
도호쿠대학 금속소재연구소와의 공동연구에서는 스미토모케미칼이 앞서 축적한 초고순도 알루미늄 분야의 노하우가 큰 도움이 된 것으로 파악되고 있다.
음극재는 리튬이온을 축적시키기 위한 탄소계 소재와 전류를 모아 기재 기능을 발현시키기 위한 동박을 적층시키는 구조가 필수적이며 고용량화를 위해서는 탄소계 소재에 비해 에너지를 3-10배 축적할 수 있는 실리콘(Silicone), 주석, 알루미늄 등 금속계 소재 사용이 요구되고 있다.
그러나 금속계 소재 대부분은 리튬이온을 다량으로 축적하는데 도움이 되지만 충‧방전 시 2-4배 정도 팽창돼 내부 전극 구조가 무너지기 쉬운 것으로 알려졌다.
스미토모케미칼은 고순도 알루미늄박을 적절한 두께로 최적화시킴으로써 고용량화는 물론 팽창‧수축 등 과제를 해결하는데 성공했으며 적층공정도 생략할 수 있도록 했다.
고순도 알루미늄박을 활용하면 리튬이온 뿐만 아니라 전류까지 저장하는 일체화 음극재를 제조할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
배터리 경량화, 제조공정 간소화, 저가격화에 도움이 되고 전고체전지 적용도 가능할 것으로 예상하고 있다.
스미토모케미칼은 연구 성과를 바탕으로 음극재 사업화를 가속화할 방침이며 우선 충‧방전 사이클을 반복해도 성능을 유지할 수 있는 시험제품을 3년 안에 개발하는 것을 목표로 하고 있다. (K)