맥진정보통신(대표 서진규)은 3D(구형) 그래핀과 금속산화물 융합 기술을 적용한 차세대 리튬배터리용 음극재 양산에 성공했다고 8일 밝혔다. 같은 크기 배터리에 출력 용량을 4배 늘리면서 수명까지 연장시킬 수 있다. 음극재 주원료로는 흑연을 썼으며, 한·중·일 차세대 배터리 시장에서 가격경쟁력 우위를 점하게 됐다.
맥진정보통신이 양산에 성공한 음극재는 구형 그래핀과 금속산화물을 섞어 많은 에너지를 담을 수 있다. 보통 음극재 에너지 밀도는 350~372mAh/g이지만 맥진정보통신 배터리는 충·방전 효율과 성능 저하 없이 최소 1200mAh/g에서 최대 2400mAh/g까지 전기에너지를 담을 수 있어 같은 크기의 배터리로 전기차 주행거리를 4배 이상 늘릴 수 있다.
출력량 확대는 실리콘 변형을 막는 3D 그래핀 기술이 주효했다. 실리콘은 지금까지 나온 음극소재 가운데 에너지 밀도를 늘리는 핵심 재료지만 충·방전 과정에서 부피 팽창 등 구조상의 한계 탓에 실리콘 함유량은 3~4%를 넘지 못했다.
반면에 맥진정보통신은 3D 그래핀 기술로 10% 이상 실리콘을 넣도록 설계했다. 구형 그래핀이 실리콘 분말을 감싸 부피 팽창에서 발생하는 가루화(Pulverization) 현상을 막고 집전판 점착도를 높여 전기전도성을 유지한다. 충·방전 과정에서 3.2배까지 팽창·수축이 오랜 시간 반복되면서 음극활 물질이 집전체에서 분리되거나 손상을 입음으로써 전도성이 떨어지는 단점을 없앴다.
이 때문에 초기 에너지 효율 90%를 유지하는 배터리 충·방전 사이클 100회 이상을 유지, 일반 음극재보다 수명이 길다. 같은 공간에 3~4배 많은 전기에너지를 담고도 수명은 두 배 길어졌다.
값싼 실리콘 재료 수급을 위해 자체 폐실리콘 재활용 기술까지 확보했다. 이 기술로 버려지던 폐실리콘에서는 고순도 나노실리콘을 뽑아낸다. 폐실리콘 슬러리(고농도 입자 물질을 함유한 유동성이 적은 액체)에 나노화 공정 기술을 적용, 순도 9N(99.9999999) 이상의 초고순도 실리콘 분말을 30% 추출한다. 나노 실리콘 시장 가격이 g당 3만4000원인 점을 감안하면 10분의 1 수준에 수급이 가능하다.
맥진정보통신은 김포사업장 파일럿 공장에서 연간 나노 실리콘 분말 5톤과 음극재 3톤 생산이 가능하며, 내년 초 자사 소유 5400㎡ 부지에 3D 그래핀과 폐실리콘 재활용 공정을 적용한 음극재 생산 라인을 구축할 방침이다.
서진규 대표는 “차세대 음극재 기술뿐만 아니라 양산 기술까지 확보한 만큼 한국과 중국 배터리 소재 시장에 적극 대응할 것”이라고 말했다.
![[미래기업포커스]맥진정보통신,3D 그래핀 기술로 배터리 용량 4배 늘려](https://img.etnews.com/photonews/1611/880034_20161108163943_234_T0001_550.png)
박태준 전기차/배터리 전문기자 gaius@etnews.com
