화학뉴스

쿠라레(Kuraray)가 LiB(리튬이온전지)용 탄소 양산에 나선다.
쿠라레는 오카야마현(Okayama) 구라시키(Kurashiki) 연구소에서 LiB 첨가용 기능성 탄소를 개발했으며 활물질량이 많은 후막양극에 적용할 예정이다.
독자적인 구조제어 기술을 이용해 개발했다. 전자와 리튬 이온 전도성을 모두 높였고 리튬 이온 확산성을 갖춘 것으로 알려졌다. LiB 생산기업들은 최근 배터리 고용량화가 요구됨에 따라 전극 두께를 늘리고 있다.
LiB 양극재는 니켈, 코발트, 망간 등 활물질과 카본블랙(Carbon Black) 등 도전조제, 활착용 바인더 등을 혼련시킨 슬러리를 알루미늄박에 도공하는 방식으로 제조하며 슬러리를 두껍게 도공함으로써 활물질 양을 늘리는 기술을 후막전극이라고 부르고 있다.
전극을 두껍게 제조하면 리튬 이온 확산이 어려워져 LiB 입출력 특성이 저하되는 문제가 있으나 쿠라레 신소재는 리튬 이온 확산성이 우수하고 후막전극 LiB에서 양호한 방전레이트성을 발휘하는 것으로 확인됐다.
2022년 개발 초기에 실시한 실험 결과 신소재를 사용해 제조한 후막전극 LiB는 방전레이트성이 신소재 없이 제조한 후막전극 LiB 대비 40% 우수했고 독자 개발한 구조제어 기술을 활용함으로써 45% 우수한 수준으로 개선한 것으로 알려졌다.
LiB는 크게 용량형, 출력형으로 구분되며 모두 안전성이 필수적으로 요구되는 가운데 에너지밀도, 출력, 수명 등을 조화롭게 갖추는 방향으로 개발이 진행되고 있다.
특히, 전기자동차(EV) 보급 본격화를 타고 LiB 급속충전이 주목되며 출력특성 개선 요구가 확대되고 있다.
쿠라레는 2024년 초까지 기능성 탄소 신소재 양산화 시기를 결정할 방침이다.
하이니켈 3원계 양극재나 인산철리튬(LFP) 양극재에 모두 대응하는 것을 목표로 하고 있으며 생산라인 교체 없이 도전조제 카본블랙 일부를 기능성 탄소로 대체할 수 있다는 점을 강조하고 있다.
배터리 생산기업들이 중장기적으로 친환경 요구를 확대할 것으로 예상됨에 따라 식물 베이스 원료 사용에도 관심을 나타내고 있다. (K)