화학뉴스

DIC가 LiB(리튬이온전지) 소재 사업화에 나섰다.
DIC는 신규사업으로 무기소재 설계를 활용할 수 있는 다양한 영역을 개척하고 있으며 연료전지 분야에서 고체고분자형 연료전지(PEFC)용 전극 촉매를 개발하는 한편, LiB 분야에서는 활물질‧첨가제 등 전극 소재 개발을 진행하고 있다.
수성 아크릴 수지 워터솔(Watersol)을 개발해 저용량‧고용량 LiB에 적용했으며 샘플 공급 중인 것으로 알려졌다.
음극용 바인더 수지는 수성화가 진행되면서 소량만 첨가해도 동박 등 집전체에 고밀착 가능한 특성이 요구되고 있다.
현재는 SBR(Styrene Butadiene Rubber)에 증점‧분산제로 CMC(Carboxymethyl Cellulose)를 첨가하는 조성이 주류를 이루고 있으나 음극 활물질이 고에너지밀도 실리콘(Si)계로 전환되는 가운데 팽창‧수축 때문에 전극 구조가 붕괴될 리스크가 있어 LiB 고용량화에는 적합하지 않은 것으로 평가된다.
반면, DIC 워터솔은 아크릴계만의 단단함으로 팽창을 억제할 수 있고 기존제품 대비 약 10%의 억제 효과를 확보했을 뿐만 아니라 섭씨 45도 환경에서 사이클 수명을 1.5배 늘린 것으로 알려졌다.
저온 급속충전의 과제인 내부저항 증가에 대해 리튬이온 전도성이 높은 특성을 활용함으로써 결정 석출을 억제했고 영하 10도에서 사이클 수명을 3.3배 늘릴 수 있을 것으로 기대된다.
접착성 지표인 필강도는 1.7배 이상 개선됐다.
DIC는 전극 구조에서 기존 프로세스를 변경해야 하거나 증점제 첨가를 필요로 하지 않는 특성을 살려 워터솔을 스마트폰 등 일반 기기에 탑재되는 저용량 LiB용부터 공급하기 시작하고 2020년대 후반에는 자동차용 LiB와 같이 고용량 배터리용으로도 공급하는 것을 목표로 하고 있다.
기존 도료용 수지 생산설비에서 바로 양산 가능하기 때문에 미국‧중국‧일본 등 주요 배터리 생산국과 인디아 등 배터리 신흥국의 투자 동향에 맞추어 공급에 나설 예정이다.
글로벌 음극재 시장은 흑연계 활물질이 여전히 주류를 이루고 있으나 2025년까지 전기자동차(EV) 시장 확대를 타고 실리콘계 성장이 가속화될 것으로 예상되고 있다.
야노(Yano) 경제 연구소는 한국‧중국 음극재 생산기업들이 설비투자에 나서며 2025년에는 실리콘계 생산량이 2만2800톤으로 2021년 대비 3.9배 확대될 것으로 전망하고 있다.
최근에는 팽창‧수축에 대응하기 위해 조성 개량이 이루어지고 있어 화학기업들도 바인더 수지를 SBR에서 다른 수지로 전환하고 있는 것으로 알려졌다.
레조낙(Resonac)은 PAI(Polyamideimide)계, 우베(UBE)와 DKS는 PI(Polyimide)계, 오사카소다(Osaka Soda)와 DIC는 아크릴계에 주목하고 있다. (K)