실리콘 음극재 전문 회사인 대주전자재료가 충전 속도와 에너지 밀도를 획기적으로 개선하는 기술 개발 로드맵을 내놨다. 2030년까지 5분 이내 충전되는 전기차 배터리를 구현할 수 있는 실리콘 기반 기술을 개발한다는 계획이다.
박대운 대주전자재료 상무는 23일 서울 강남구 코엑스에서 열린 전자신문 주최 '배터리데이 2024'에서 “2030년까지 적어도 5분 안에 전기차 배터리를 충전할 수 있도록 해야 한다는 목표를 갖고 있다”면서 “이는 실리콘 재료만이 가능하다”고 강조했다.
대주전자재료는 국내에서 유일한 실리콘 음극재 양산 업체다. 2019년 처음으로 LG에너지솔루션을 통해 포르쉐 순수 전기차 타이칸 배터리에 세계 최초로 실리콘 음극재를 공급했다.
실리콘은 기존 음극소재인 흑연에 비해 이론적으로 10배 이상 많은 용량을 갖췄다. 실리콘 함량이 늘어날수록 에너지 밀도를 높이고 충전 시간도 단축할 수 있다.
현재 상용화된 실리콘 음극재는 크게 실리콘탄소복합체(SiC)와 실리콘산화물(SiOx) 방식으로 나뉜다. 대주전자재료는 양산성이 높은 실리콘 산화물 복합체(DMSO, Daejoo Metal Silicon Oxide)를 상용화했다.
박 상무는 메탈 실리콘 산화물 복합체 로드맵을 소개했다. 1~3세대는 실리콘, 산소, 마그네슘을 결합하는 방식이다. 4~5세대부터는 실리콘 비중을 높이는 '실리콘 리치' 제품군을 만든다. 실리콘, 산소, 마그네슘, 탄소를 결합한 실리콘 산화물 복합체다.
6~7세대에 이르면 기존 구조를 살리면서 탄소를 결합하는 방식으로 실리콘탄소복합체를 추진할 계획이라고 밝혔다. 안정성이 높지만 효율이 낮은 산화물을 줄이고 탄소를 활용해 충전 속도과 에너지 밀도를 향상한다는 구상이다. 2027년 본격 양산을 목표로 준비 중인 6세대 실리콘 산화물 복합체는 5분 이내 급속 충전이 가능하고 에너지 밀도도 2000mAh/g 수준으로 높아진다.
박 상무는 “분쇄형 SiC는 실리콘이 팽창하는 특성 때문에 적용 비중을 높이기가 어렵고, 가스분해성 SiC는 양산 스케일업시 균일성를 확보하기 어렵고 믹싱 공정에서 가스발생 이슈를 해결해야 하지만, 대주전자재료는 기존 실리콘 산화물 베이스의 특장점을 살려 가스 발생이 없도록 소재를 개발해 대량양산이 가능하다”고 설명했다.
대주전자재료는 향후 전고체 전지 시장이 열릴 것으로 보고 관련 실리콘 기술도 개발 중이라고 밝혔다.
박 상무는 “전고체 전지에도 최근 고객사들이 실리콘을 많이 찾고 있다”면서 “전고체 전지용 황화물계 전해질을 2025년 20톤 정도 직접 양산할 계획을 갖고 개발 중”이라고 말했다.
김영호 기자 lloydmind@etnews.com
