일본 스타트업이 LiB(리튬이온전지) 새로운 건식 전극 기술을 제시했다.
유럽연합(EU)은 전기자동차(EV)용 배터리에 대한 규제를 도입해 라이프사이클 전체의 탄소발자국과 자원 리사이클 비율 신고를 요구하고 있다.
전기자동차는 주행 시 이산화탄소를 배출하지 않지만 대량의 이산화탄소를 배출하는 LiB(리튬이온전지) 생산에서 발생하는 환경부하를 저감하기 위한 노력이 중요질 것으로 예상된다.
일본 신슈(Shinshu) 대학 스타트업 Verne Crystal은 LiB의 코스트와 환경부하 저감에 기여하는 건식 전극 생산기술을 개발했다.
Verne Crystal은 플럭스법(Flux Method)으로 합성한 고기능 결정 소재 사업화를 추진하고 있으며 LiB용 활물질을 고기능 결정 소재로 사업화하는 과정에서 소재 개발과 건식공정을 위한 전극 소재 복합화 공정 기술 개발을 병행하고 있다.
LiB 양극재는 활물질과 도전조제, 바인더 등 전극 소재를 혼합해 알루미늄박 등으로 이루어진 집전체에 도포해서 제조하며 현재는 유기용제를 이용하는 습식공정이 주류를 형성하고 있다.
습식공정은 길이가 약 100미터에 달하는 유기용제를 제거하는 건조 프로세스가 필요해 생산 라인이 대규모화되고 에너지 소비량과 이산화탄소(CO2) 배출량이 커진다.
반면, 건식공정은 유기용제를 사용하지 않기 때문에 건조공정을 생략할 수 있다. Verne Crystal에 따르면, 습식공정에서 건식공정으로 전환하면 전극 생산 라인 설치를 위한 공간은 90%, 이산화탄소 배출량은 50% 이상 감축할 수 있다.
Verne Crystal은 일본 신에너지‧산업기술종합개발기구(NEDO)로부터 최장 3년 동안 지원을 받아 건식공정 전극 생산을 위해 전극 소재를 혼합하는 복합화 공정 양산기술을 개발할 계획이다.
랩스케일 실험을 통해 충·방전 속도(C-Rate)가 표준적인 LiB와 동등한 수준인 100% 충전시간 30분(2C)을 충족함을 확인했으며 NCM(니켈·코발트·망간)과 리튬인산철(LFP) 양극재에 모두 대응하는 것으로 알려졌다.
복합화 공정 스케일업 검증에 나선 Verne Crystal은 2024년 말 기준 월평균 수십그램인 생산능력을 수십킬로그램으로 확대할 예정이다. 2027년까지 수백킬로그램 수준으로 생산성을 높여 양산기술을 확립하고 파트너 장비 생산기업의 협력을 얻어 건식공정으로 전극을 제조하고 배터리 성능 테스트는 신슈대학이 담당할 예정이다.
Verne Crystal은 건식공정 전극 제조의 관건인 배터리 소재 복합화 공정 양산기술을 확립한 다음 배터리 생산기업 등으로부터 가공 위탁 또는 기술 라이선스 사업 모델을 기대하고 있으며 빠르면 2028년 사업화를 목표로 복합화 공정 양산기술 개발과 함께 배터리 생산기업과 자동차기업 등에게 배터리 소재 샘플을 공급하기 위한 준비를 진행하고 있다. (윤)