아이엘사이언스가 ‘리튬 전이 금속 산화물을 이용한 리튬 덴드라이트 억제 방법 및 효과’에 대한 특허를 출원했다고 밝혔다. 리튬이온배터리는 양극재, 음극재, 전해액, 분리막 네 가지 요소로 구성된다. 양극과 음극 물질 간 전자 이동으로 화학에너지를 전기에너지로 변환시키는 장치다. 양극의 리튬 이온이 음극으로 이동하면서 배터리가 충전되고, 음극의 리튬 이온이 양극으로 돌아가면서 배터리가 방전되는 원리다. 현재 사용되는 리튬이온 배터리는 리튬이온을 흑연이나 실리콘에 저장하는 특징이 있다. 에너지 밀도면에서 새로운 음극재 개발이 진행되었고 흑연 등 기존 음극재가 대체되고 있으며, 리튬 금속이 이론적으로 최종적인 음극재로 간주되고 있다. 리튬 금속을 음극으로 사용하는 배터리는 기존 흑연에 비해 가벼워 음극재의 무게와 부피를 줄일 수 있으며 에너지 밀도를 증가시킬 수 있다. 리튬 금속이 이론적으로 최종적인 음극재임에도 불구하고 상용화되지 못한 이유 중 하나는 리튬 금속을 사용할 때 ‘리튬 덴드라이트’가 형성되기 때문이다. ‘리튬 덴트라이트’는 충방전 시 금속 리튬이 성장하면서 미세한 선 모양의 덩어리가 형성되는 현상인데 이 덴드라이트의 불균형 형성이 배터리의 수명과 성
산업통상자원부가 반도체, 이차전지 등 첨단산업 공급망 안정화를 위해 공급망 신속 대응 체계를 상시 가동한다. 강경성 산업부 1차관은 26일 이차전지 전해액 생산기업인 엔켐 천안공장을 방문해 이같이 밝혔다. 전해액은 양극재, 음극재, 분리막과 함께 이차전지 핵심 소재로 꼽힌다. 산업부는 앞서 지난해 12월 '산업 공급망 3050 전략'에서 전해액을 185개 공급망 안정 품목에 포함한 바 있다. 산업부는 185개 소부장(소재·부품·장비) 공급망 안정 품목별로 전담관을 지정하고 자립화, 다변화, 자원 확보를 밀착 지원한다. 조기경보 시스템(EWS)을 인공지능(AI), 빅데이터 기반으로 고도화하고, 관심·주의·경계·심각 등 위험 단계별로 모니터링한 뒤 심층 분석 등을 거쳐 범부처 합동 대응을 한다. 민간과의 공급망 협업도 강화해 산업부와 업계 간 '산업 공급망 협의회'를 월 2회 정기 개최한다. 또 공급망 위기에 대비한 위기 대응 매뉴얼을 수립하고 가상의 공급망 위기 상황을 설정해 관계기관 합동 모의 훈련을 실시하는 등 공급망 신속 대응 체계를 가동한다. 강 차관은 "반도체, 이차전지 등 첨단산업의 초격차 경쟁력 확보를 위해서는 탄탄한 공급망이 뒷받침돼야 한다"며
전 세계 산업 성장을 이끌 것으로 평가되는 이차전지는 2025년 1400GWh 규모로 성장할 것으로 전망된다. 이에 따라 국제에너지기구(IEA)는 이차전지 활용에 대부분의 점유율 차지하는 전기차 시장도 같은 해 전 세계 판매량 최대 약 2000만 대에 도달한다는 예측을 내놨다. 이렇게 잠재력이 확보된 이차전지는 안전성, 효율성, 사용성 등과 관련된 숙제를 동반하고 있다. 폭발부터 주행거리까지 이슈를 극복해야 하는데, 이는 이차전지 제조 영역에서의 혁신을 요구한다. 업계는 공정 설비의 자동화와 고도화를 실현해 배터리 수율 및 안전성을 높이겠다는 품질관리 전략을 내세운다. 주로 각형·원통형·파우치형 등으로 구성되는 배터리는 전극·조립·화성 등으로 제조 공정이 세분화되며, 여기에는 양극재·음극재·전해질·분리막 등 소재가 활용된다. 배터리 품질관리 솔루션 업계는 이런 공정 및 소재를 활용한 배터리 제조 공정의 혁신에 지속 다가가는 중이다. 내달 8일 ‘2024 배터리 품질관리 세미나’가 서울 삼성동 소재 전시장 코엑스(Coex)에서 열린다. 해당 세미나는 코그넥스코리아·이스라비젼코리아·뉴로클·LMI테크놀로지스 등 배터리 품질관리 영역에서 활약하는 업체 관계자가 연사
전 세계 산업 성장을 이끌 것으로 평가되는 이차전지는 2025년 1400GWh 규모로 성장할 것으로 전망된다. 이에 따라 국제에너지기구(IEA)는 이차전지 활용에 대부분의 점유율 차지하는 전기차 시장도 같은 해 전 세계 판매량 최대 약 2000만 대에 도달한다는 예측을 내놨다. 이렇게 잠재력이 확보된 이차전지는 안전성, 효율성, 사용성 등과 관련된 숙제를 동반하고 있다. 폭발부터 주행거리까지 이슈를 극복해야 하는데, 이는 이차전지 제조 영역에서의 혁신을 요구한다. 업계는 공정 설비의 자동화와 고도화를 실현해 배터리 수율 및 안전성을 높이겠다는 품질관리 전략을 내세운다. 주로 각형·원통형·파우치형 등으로 구성되는 배터리는 전극·조립·화성 등으로 제조 공정이 세분화되며, 여기에는 양극재·음극재·전해질·분리막 등 소재가 활용된다. 배터리 품질관리 솔루션 업계는 이런 공정 및 소재를 활용한 배터리 제조 공정의 혁신에 지속 다가가는 중이다. 내달 8일 ‘2024 배터리 품질관리 세미나’가 서울 삼성동 소재 전시장 코엑스(Coex)에서 열린다. 해당 세미나는 코그넥스코리아·이스라비젼코리아·뉴로클·LMI테크놀로지스 등 배터리 품질관리 영역에서 활약하는 업체 관계자가 연사
미 웨스트워터와 천연흑연 공급 계약…소재 구매까지 협력관계 구축 SK온이 미국산 흑연을 확보하는 등 공급망 다각화를 통해 인플레이션 감축법(IRA) 대응력을 한층 더 강화한다. SK온은 미국 음극재 파트너사 웨스트워터 리소스(이하 웨스트워터)와 천연흑연 공급 계약을 체결했다고 12일 밝혔다. 웨스트워터는 오는 2027∼2031년 앨라배마주 켈린턴 소재 정제 공장에서 생산한 천연흑연을 SK온 미국 공장에 공급한다. 개발 중인 소재가 특정 조건을 충족하면 사전 협의된 가격으로 구매하는 '조건부 오프 테이크' 계약이다. 북미 전동화 시장 성장 속도에 따라 계약 기간 내 최대 3만4천t까지 구매할 수 있다. 양사는 지난해 5월 체결한 배터리 음극재 공동개발 협약에 이어 파트너십을 더욱 확대하게 됐다. 2018년 흑연 업체를 인수한 뒤 배터리용 음극재 개발 기업으로 변신한 웨스트워터는 앨라배마주에서 1만7천헥타르(ha) 규모의 쿠사 흑연 매장 지대의 탐사·채굴권을 갖고 있다. 현재 광산 근처에 올해 양산을 목표로 연산 7천500t 규모의 흑연 정제 공장을 짓고 있다. 양사는 웨스트워터에서 정제한 흑연으로 만든 음극재를 SK온이 개발 중인 배터리에 적용하고, 성능을 함
이차전지 음극재 소재 동박 생산업체인 롯데에너지머티리얼즈가 차세대 전고체 배터리 핵심 소재인 고체전해질을 신성장 동력으로 삼고 생산설비 구축에 나섰다. 롯데에너지머티리얼즈는 5일 전북 익산2공장에서 황화물계 고체전해질 생산을 위한 파일럿 설비 착공식을 열었다고 밝혔다. 설비투자 규모는 150억 원이다. 오는 6월 말까지 연산 최대 70t 규모의 파일럿 설비를 갖추고, 연말까지 시험 가동과 안정화 단계를 거쳐 본격 가동에 들어갈 예정이다. 이와 함께 롯데에너지머티리얼즈는 국내외 전고체 전지 관련 기업에 샘플을 공급하고, 2025년 공급계약에 이어 2026년 양산을 목표로 연산 1200t까지 생산 규모를 확장할 계획이다. 롯데에너지머티리얼즈는 전고체 배터리 전해질 중 물성이 우수한 황화물계 고체전해질을 생산할 예정이다. 저비용 건식 합성공법과 특수 습식 합성공법을 적용해 고이온전도 나노급 제품 개발을 완료했다. 황화물계 고체전해질은 수분에 민감해 이슬점이 영하 50도 이하인 드라이룸에서 제조·취급해야 하지만 롯데에너지머티리얼즈는 기존 리튬이온배터리 공정의 이슬점(-35∼45도)에서도 제조·취급할 수 있는 황화물 고체전해질을 추가로 개발하고 있다. 김연섭 롯데에너
1차관 취임 첫 현장 행보로 이차전지 소재 공급망 핵심거점인 포항 특화단지 방문 산업통상자원부가 이차전지 음극재의 핵심 소재인 인조흑연의 생산 규모를 오는 2025년 말까지 올해보다 2배 이상으로 늘린다고 17일 밝혔다. 이날 강경성 산업통상자원부 1차관은 포항 이차전지 국가첨단전략산업 특화단지를 방문해 입주 기업들의 투자 현황과 애로 사항을 청취하고, 포스코퓨처엠의 인조흑연 음극재 공장을 둘러봤다. 포스코퓨처엠 포항 공장은 국내에서 유일하게 인조흑연을 생산하는 곳으로, 포스코 제철 공정의 부산물인 콜타르를 원료로 사용해 원재료부터 최종 제품까지 완전한 국산화가 가능하다. 포항은 지난해 특화단지 지정 시 2027년까지 12.1조 원이라는 국내 최대 규모의 이차전지 투자계획을 발표한 바 있으며, 특화단지 지정 이후 3.1조 원 규모의 추가 투자가 논의, 검토 중이다. 포항에는 포스코퓨처엠, 에코프로 등 국내 대표 이차전지 소재 기업이 위치해 있으며 광물가공–전구체-양극재‧음극재–리사이클링까지 이어지는 소재 전주기 생태계까지 구축돼 있다. 특히 강경성 1차관이 방문한 포스코퓨처엠 인조흑연 음극재 공장은 미국 인플레이션 감축법(IRA), 유럽연합(EU) 핵심원자재
PCB 자동화 설비 전문기업 태성은 오는 25일 안산 본사에서 임시 주주총회를 열고 2차전지, 광학부품제조 사업목적 추가 등 정관을 변경한다고 10일 공시를 통해 밝혔다. 회사는 정관 변경을 통해 ▲2차전지용 설비 설계 및 제작 ▲2차전지 부품∙소재 제조업 ▲광학부품 제조 및 판매업의 사업목적을 추가한다. 2차전지용 설비는 복합 동박(음극재)용 설비로 관련 특허를 출원했으며 데모설비는 제작을 완료했다. 철저한 설비 검증 후에 공급 준비에 나설 계획이다. 광학부품 제조 사업은 카메라모듈(M.Spacer) 부품 양산설비 설치를 마쳤으며 샘플을 제작해 국내외 고객사에 영업활동을 진행하고 있다. 회사측에 따르면 태성은 올해 매출이 가시화 될 정도로 신규사업을 구체적으로 진행시킨 후 사업목적 추가에 나섰다. 최근 금융감독원은 주가부양을 목적으로 실제 사업진행과 관계없이 사업목적부터 추가하는 행위를 중대 위법행위로 보아 엄정 대응을 밝힌 바 있다. 태성 관계자는 "AI 산업 활성화 등 업황이 개선되면서 기존 사업부분에서 4분기에 204억 원 규모의 최대수주를 달성하는 등 전년 매출액을 상회하는 수주잔고가 확보됐다"며 "이번 정관변경을 통해 신규사업에서 올해부터 본격적인
국제적 기술 혁신의 중심, K-LTO 음극활물질의 대중화 및 상업화 방향성 논의 마샬캡이 윈텍과 함께 16일, 서울상공회의소 소회의실에서 이차전지 기술을 획기적으로 발전시킬 'LTO 소재 음극재' 사업화 평가 간담회를 개최했다고 밝혔다. 이번 간담회는 고성능 리튬 이차전지 음극활물질 K-LTO 제조 기술의 사업화 전 평가와 의견 교환을 위해 마련됐으며, 한국의 음극활물질 LTO 제조 기술은 리튬 이차전지 기술 발전에 새로운 지평을 열었다고 평가받았다. 행사 주최는 윈텍과 마샬캡이 맡았으며, 국내외 배터리 및 에너지 분야의 저명한 전문가들이 참석했다. 이날 행사에는 한국기초과학지원연구원의 김양수 박사, 순천향대학교 에너지공학과 정순기 박사, 씨트웰브의 박양덕 박사, 한국생산기술연구원의 정기수 박사 등 다수의 학계 및 산업계 전문가들이 참석해 의견을 나누었다. 국제적으로도 주목받는 TERRY T. KUNIMUNE 그룹회장을 비롯한 여러 글로벌 기업 대표들도 자리를 빛냈다. 이번 간담회의 핵심은 한국기초과학지원연구원(KBSI)이 개발한 LTO 탄생이다. 이는 국내특허 등록 및 국제특허(PCT) 출원을 통해 세계적으로도 인정받는 기술이며, 특히 중국에 의존도가 높은
향후 10년간 60만t 공급...6조 원 규모 포스코인터내셔널은 롯데에너지머티리얼즈에 6조 원 규모의 이차전지 동박 원료 60만t을 공급한다고 1일 밝혔다. 포스코인터내셔널은 이날 서울 롯데시그니엘 호텔에서 이차전지 음극재 소재 동박 생산업체인 롯데에너지머티리얼즈와 '동박 원료 공급 확대를 위한 업무협약(MOU)'을 체결했다. 포스코인터내셔널은 롯데에너지머티리얼즈에 하이엔드 동박 생산에 필요한 원료 60만t을 2033년까지 10년간 공급한다. 포스코인터내셔널은 이 같은 공급에 따른 기대 매출이 약 6조 원에 이를 것으로 전망했다. 동박은 이차전지 음극재를 감싸는 두께 10㎛(마이크로미터·100만분의 1ｍ) 이하의 얇은 구리 박(薄)이다. 음극재에서 전기 화학반응으로 발생하는 전자를 모으거나 공급하는 역할을 한다. 포스코인터내셔널은 롯데에너지머티리얼즈와 파트너십을 강화하기 위해 양사 임원과 실무진으로 구성된 공동협의체를 구성했다. 향후 포스코인터내셔널은 해외 네트워크와 영업 노하우를 활용해 롯데에너지머티리얼즈에 안정적으로 원료를 공급하고 컨설팅을 제공할 예정이다. 롯데에너지머티리얼즈가 추진하고 있는 말레이시아, 스페인, 미국 등 신규 해외 생산기지의 원료공급과
금호석유화학과 포스코인터내셔널이 이차전지 신소재로 주목받는 탄소나노튜브(CNT) 분야에서 협력을 추진한다. 27일 업계에 따르면 금호석유화학과 포스코인터내셔널은 CNT 사업을 함께 하기 위한 협력 관계를 진행 중이다. 다만 협력 방식 등 구체적인 사항은 아직 정해지지 않은 것으로 알려졌다. CNT는 전기와 열전도율이 구리 및 다이아몬드와 동일하고 강도는 철강의 100배에 달하는 차세대 소재다. 전기차 배터리를 필두로 전도성 도료, 자동차 정전도장 외장재, 면상발열체 등 활용 범위도 폭넓다. 금호석유화학은 2009년 CNT 사업 진출을 선언하고 2013년부터 충남 아산 공장에서 CNT 상업 생산을 해왔다. 올해 생산량은 120t 규모다. 금호석유화학은 지난 6월 투자 계획을 발표하면서 이차전지 소재로 활용되는 CNT를 비롯한 미래 성장 사업을 중점 육성하겠다고 밝힌 바 있다. 포스코는 금호석유화학과 CNT 분야에서 협력하면 음극재와 양극재 등 자사 소재 기술에 접목해 시너지를 도모할 수 있다. 헬로티 이창현 기자 |
“이차전지 믹싱 공정 안정화를 위한 사전 검증 기술 개발 진행할 것” 한국지멘스와 티에스아이코리아는 지난 13일 배터리 산업분야 협력을 위한 업무협약(MOU)을 체결했다고 이달 16일 전했다. 양사는 양극 및 음극 제조 공정 중 하나인 ‘믹싱 공정’에 대해 기술을 나누기로 했다. 지멘스는 배터리 산업 내 기술 파트너로서의 입지 구축, 티에스아이는 글로벌 배터리 시장 내 믹싱 공정 선점을 위해 양사가 손잡았다. 티노 힐데브란트(Tino Hildebrand) 한국지멘스 선임 부사장 및 디지털 인더스트리 부문장은 “이번 업무협약을 기반으로 한 티에스아이와의 교류를 통해 지멘스의 공장 자동화 기술을 전수하고, 기술력 강화를 위해 노력할 것”이라며 “이차전지 믹싱 공정 안정화를 위한 사전 검증 기술 공동개발에도 힘쓸 예정”이라고 말했다. 표인식 티에스아이 대표이사는 “각 분야에 특화된 양사의 전문성을 바탕으로 기술을 융합하고, 시너지를 창출하는 데 이번 업무협약이 의미를 갖는다”고 평가했다. 헬로티 최재규 기자 |
고속 충·방전 테스트서 99.8% 쿨롱 효율 보여… ACS Energy Lett. 게재 성냥개비 성분인 적린과 카본을 코팅시켜 성능을 향상시킨 흑연 음극재가 개발됐다. 흑연 음극재의 성능 향상으로 전기차, 항공, 고속 충전 전지 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대를 모은다. UNIST 에너지화학공학과 이현욱 교수팀은 기화-응결 방법을 이용해 적린과 카본이 코팅된 다공성 흑연 음극재인 ‘흑연-인 복합체’를 개발했다고 밝혔다. 개발된 복합체는 적린과 카본 코팅층의 이점을 이용해 흑연 표면에 생성되는 전자와 리튬 이온의 전도도를 높인다. 향상된 전도도는 고속 충전 시 전극 표면에만 집중되던 리튬 이온을 확산시켜 충전을 균일하게 만들 뿐 아니라, 배터리에 문제를 일으키는 수지상 형성을 억제해 배터리 안정성 또한 향상시켰다. 음극재 개발은 배터리 안정성에 있어 매우 중요하다. 흑연과 같은 음극은 충전할 때 생기는 리튬 농도 집중 현상으로 리튬의 이동이 제한된다. 이와 같은 충전의 불균일성은 상단부에 수지상 형성을 일으켜 배터리의 성능을 저하시킨다. 이현욱 에너지화학공학과 교수는 “이러한 비균일성을 완화하기 위해서 전극의 충전 과정에서 리튬 이온의 농도를 균
이차전지 핵심소재 기술을 개발·생산하는 스타트업 코리너지솔루션이 퓨처플레이로부터 시드 투자를 유치했다고 11일 밝혔다. 투자 금액은 비공개다. 전기차 수요가 확대되며 이차전지 시장이 급속히 성장함에 따라 리튬이온배터리의 성능 향상이 중요한 과제로 떠오르고 있다. 양극재의 경우 전기전도도, 열전도도, 인장강도가 높은 CNT 특성에 따라 기존 카본블랙 대신 CNT를 도전재에 도입하고자 하는 움직임 본격화되고 있지만 CNT 물성 특성을 충분히 발휘하기 위해서는 지금의 CNT 분산 기술로는 한계가 있다. 코리너지솔루션은 양극재에 CNT 도전재를 코팅할 경우 별도의 도전재를 사용하지 않기 때문에 분산의 문제를 원천적으로 회피하여 고함량, 고밀도 전극을 수득할 수 있다는 연구 결과를 토대로, 이를 상업화하기 위한 기술 및 공정을 개발하고 있다. 아울러 CNT 코팅 양극재를 건식 전극 공정에 적용할 경우, 공정 난이도를 낮추고 품질을 획기적으로 개선할 수 있음을 밝혀, 미래 혁신 공정 기술로 주목받는 건식전극기술의 핵심 소재로서, 소재/공정/셀 기술 전체에 아우르는 초격차 기술을 확보할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 또한, 음극재의 경우 기존 흑연 소재 대비 에너지 밀
UNIST 조재필 특훈교수팀, ‘Nature Energy’ 리뷰 논문 게재 실리콘 입자의 크기 조절로 부피팽창 및 수명 저하 문제 해결 국내 연구팀이 상용화된 전지에 적용 가능한 실리콘 음극재를 평가할 수 있는 분석 프로토콜을 제시했다. UNIST 에너지화학공학과 조재필 특훈교수팀은 ‘Nature Energy’에 리뷰 논문을 싣고, 이차전지 소재로 가장 주목받는 실리콘 음극 물질들이 상용화 전지에 사용되기 위해 확보해야 할 특성 및 문제점을 심도있게 분석했다. 실리콘 음극재는 충·방전 시 흑연 대비 5배 이상의 부피 팽창과 수축으로 인해 부서짐 현상이 발생한다. 이로 인해 전해액과의 분해 반응이 가속화되고 표면 막이 두껍게 형성돼 리튬이온의 이동을 저해함으로써 수명 저하를 일으킨다. 전기자동차의 배터리 음극에서 사용중인 실리콘 소재는 마이크론(100만분의 1)크기의 입자인 SiOx 계통으로 5% 미만 함유돼 있지만, 사용되는 소재의 초기효율이 80%대에 전도도까지 낮아 고속 충전에 문제가 있다. 연구팀은 개발 중인 실리콘 소재들은 초기 효율이 86%이하로 94%인 흑연에 비해 낮아 양극의 사용 효율을 감소시킨다는 문제점을 지적했다. 실리콘 소재는 입자가 커질
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