이후 일본 SANYO는 비 정질 구조인 카본보다 2배 용량이 큰 인조 흑연을
적용하여 이 차 전지 배터리 음극 소재로사용하였습니다.
현재는 천연 및 인조 흑연(Graphite)을 사용하여 자동차 배터리에 적용 중
이며 국내에서는 포스코케미칼이 대표적인 카본계열의 음극 소재 제조 업체
라 할 수 있습니다.
현재 사용 중인 음극 소재의 종류는 천연 흑연과 인조흑연으로 양분되고 있으나, 리튬이온전지의 고 용량·고출력 등 성능과 원가혁신에 따라 기술 개발 우선순위가 변화되는 소재로, 최근에는 대응 신소재로서 실리콘 적용에 주목하고 있습니다.
Si계 고 용량 소재는 향후 전기차의 주행거리 극복을 위한 고 용량 전지 개발을 위해서는 필수적으로 개발 되어야만 하는 소재입니다.
실리콘 음극 소재는 2030년까지 연평균 55%의 성장률이 예상되고, 전체 음극 소재 시장에서의 비중은 2019년 1%에서 2030년 35%까지 확대할 전망입니다.
실리콘은 흑연 대비 용량이 3배 이상 높은 장점이 있으나, 충 방전 시의 Swelling 이슈 해결이 필요하여 현재는 첨가제 형태로 적용 중이며 실리콘 적용에 대한 연구는 일본에서 90년대부터 고려되어 왔으나, 실리콘의 부피 팽창 시의 Crack으로 일부 입자가 분리되어 표면에 SEI 층 형성으로 리튬(Li) 진입 경로를 막는 부작용이 발생하기 때문에, 실리콘 입자를 작게 만들거나 탄소 층 나노 코팅 등을 시도하고 있는 등, 해결할 기술적 이슈가 상존하고 있는 실정입니다.
고로, 이에 대한 현황 및 문제점을 조기에 파악하여 대응 한다면, 이 분야에서 충분한 경쟁력을 확보 할 수 있을 것으로 기대할 수 있습니다.
실리콘이 음극 소재의 중심으로 여기는 이유는 카본 ( 탄소 )이 6개의 원자에 1개의 리튬 원자를 저장 할 수 있는 반면에, 실리콘은 5개의 원자에 22개의 리튬 원자를 저장 할 수 있다는 장점이 있습니다. 하지만 실리콘은 부피 팽창의 문제로 인해, 현재는 카본 계열의 음극 소재에 일부 첨가제 형태로 적용 중입니다.
WASTE Si를 정제하여 SI-C 증착 및
SiOx의 합성 원료용 기초 소재로 사용
Pure Si 과 SiO2 및 Mg 또는 Li를 고온 합성하여 제조되며
SI-C의 증착 소재로 사용
Pure Si 또는 SiOx를 Carbon에 증착 시킨 복합 소재로
배터리 제조에 사용되는 최종 음극 소재
PRODUCTS | PURE SI |
MOISTURE CONTENT | < 0.3% |
PURITY OF SI | > 95.5% |
OXIDATION LIMIT | 3.5 |
METAL CONTENT | < 0.01% |
SIZE | < 0.8µm |