화학뉴스

카오(Kao)가 LiB(리튬이온전지) 양극재의 도전 소재로 사용하는 분산제를 개발했다.
흡착기, 분산기, 기능부를 분자 설계해 점도를 상승시키는 요인인 도전 소재에 선택적으로 흡착할 수 있는 높은 수준의 분산성을 실현했다.
양극에 사용하는 용매 N-Methyl-2-Pyridone(NMP)에 용해되는 반면 전해액에는 녹지 않아 배터리 내부에서 불필요한 부반응을 일으키지 않는 것이 특징이며 분산제로서 성능은 카본블랙(Carbon Black) 뿐만 아니라 현재 대부분 LiB 생산기업들이 도입을 검토하고 있음에도 분산이 어려워 도입하지 못하고 있는 CNT(Carbon Nano Tube)를 대상으로 평가했다.
카본블랙의 일종인 아세틸렌블랙(Acetylene Black)에 대한 전해액 용해성 시험에서는 범용 분산제로 사용되고 있는 PVP(Polyvinyl Pyridone)와 비교해 전해질에 대부분 녹지 않았고 배터리에 미치는 악영향이 매우 적다는 것을 확인했다.
사이클릭 볼타메트리(Cyclic Voltammetry)로 알려진 전류측정 시험에서는 분산제가 없을 때, 개발한 분산제를 사용했을 때, PVP를 사용했을 때를 비교했으며 개발 분산제가 고전압 영역에서도 분산되지 않는다는 결론을 얻었고 PVP와의 비교에서는 직류저항에 영향이 없다는 결과도 확보했다.
CNT는 카본블랙보다 첨가량이 적어도 높은 도전성을 얻을 수 있기 때문에 LiB 생산기업들이 도전 소재로 주목하고 도입을 검토하고 있다.
이에 따라 카오도 CNT로 평가를 추진했으며 PVP보다 저점도이면서 배터리 성능은 저저항이라는 특징을 규명한 것으로 알려졌다.
양극 슬러리 고농도화로 용제 사용량을 줄여 휘발성 유기화합물(VOCs)이나 이산화탄소(CO2) 배출량을 감축하는데 기여하고 배터리 고용량화, 장기신뢰성, 안전성 향상 등에도 도움이 될 것으로 예상하고 있다.
CNT 분산을 촉진시켜 전극의 저저항화‧고용량화를 촉진할 수 있는 새로운 소재이기 때문에 CNT 용도를 중심으로 국내외 시장을 개척할 계획으로, 평가 작업을 계속해나갈 방침이다.
카오의 케미칼 사업부는 범용제품에서 수요기업의 과제를 해결하고 기술을 선제적으로 개발해 첨단소재를 완성하는데 주력하고 있다.
새로 개발한 분산제는 잉크, 페인트, 전자소재 등 무기분체를 분산시키는 기술을 바탕으로 완성했고 LiB 용도에 특화됐다는 평을 받고 있다.
LiB 생산기업이 불편한 부분 없이 생산성이나 성능을 높일 수 있게 돕는 소재이자 카오만의 온리원제품으로서 제안을 가속화할 방침이다. (K)