화학뉴스

LiB(리튬이온전지) 음극재는 실리콘(Silicone) 채용이 본격화되고 있다.
실리콘은 이론용량이 흑연보다 높아 배터리 고용량화에 적합한 것으로 평가되나 충‧방전 시 팽창 및 수축이 크고 계면이 벗겨지는 등의 성능 저하요인은 과제로 지적되고 있다.
그러나 미국 나노그래프(NanoGraf)는 실리콘 입자를 시트 형태 탄소 분자 그래핀(Graphene)으로 감쌈으로써 그래핀이 실리콘 입자의 체적 변화를 완화시키는 쿠션 역할을 하도록 해 실리콘 배합률을 높인 배터리 설계에 성공했고 2023년 4분기까지 생산을 대폭 확대할 계획이다.
나노그래프는 2012년 설립된 노스웨스턴대학발 벤처이며 독자적인 구조의 실리콘 음극재를 생산하는 것으로 잘 알려져 있다.
현재는 출자기업 가운데 하나인 일본 JNC의 이치하라(Ichihara) 연구소를 통해 10톤의 생산체제를 갖추고 있으나 2022년 시카고(Chicago)에 완공한 본사공장을 통해 생산을 확대함으로써 배터리 셀 환산 2400만개에 해당하는 35톤 체제를 확립하는 것을 목표로 하고 있다.
미국 정부는 나노그래프 시카고 공장에 2022년 11월 1000만달러, 2023년 초 6500만달러를 지원했으며 앞으로도 지원을 확대할 가능성이 큰 것으로 판단된다.
미국은 2022년 8월 인플레이션 감축법(IRA)을 통과시킨 이후로 전기자동차(EV)와 LiB 국산화에 속도를 내고 있어 음극재를 포함한 배터리 소재도 수혜를 누릴 것으로 기대되고 있다.
이에 따라 나노그래프는 최종적으로 생산능력을 1000톤 수준으로 확대하는 방안을 검토하고 있는 것으로 알려졌다.
나노그래프는 음극재 뿐만 아니라 자체 브랜드 배터리도 위탁생산함으로써 경쟁력을 강화하고 있다.
2023년 3분기에는 18650 원통형 배터리로 전류용량이 3.8mAh인 신제품 양산에 나설 계획이다. 음극재 설계 개량을 통해 실리콘 배합률을 20%까지 높였고 에너지밀도를 대폭 향상한 것이 특징이다.
미국 국방부 지원을 받아 개발한 것이어서 군수용으로 우선 공급하나 전동공구 등 일반기기용이나 의료기기 용도에도 기대를 걸고 있다.
이밖에 실리콘 배합률을 35-37%까지 높이고 전류용량은 4.0mAh로 향상시킨 신제품은 개발이 거의 완료됐으며 실리콘 배합률이 50%에 전류용량 4.3mAh 신제품 역시 개발을 진행하고 있다.
전체적으로는 2023년 실리콘 음극재 생산 확대 및 원통형 배터리 공급 본격화를 계기로 대규모 배터리 공장인 기가팩토리 건설 구상을 구체화하고 매출액을 2023년 5400만달러에서 2026년 2억달러로 3.7배 확대하는 것을 목표로 하고 있다. (K)