테슬라형 실리콘 음극재 韓 손에서..한국메탈실리콘 출시

몇 해 전 일론 머스크가 배터리데이 행사를 통해 강조한 '실리콘 음극재'가 국내 중소기업 기술로 탄생했다. '테슬라 음극재'로 통용되는 '퓨어 실리콘 음극재'는 흑연 등을 쓰지 않은 100% 실리콘 음극재다. 이는 흑연계 음극재보다 에너지 밀도가 높고 급속 충전이 가능한데 비용은 저렴하다. 아직 상용차에 적용된 바 없지만 주행 거리와 충전 속도에 이점이 있어 향후 전기차 보급 확산을 위한 주요 소재로 꼽힌다.

이를 개발한 한국메탈실리콘(대표 최종오)이 오는 3월6일부터 열리는 '인터배터리2024'에서 '전기자동차(EV)용 실리콘 음극재 제품군'을 출시한다. 이 회사는 2019년 퓨어 실리콘 개발에 착수, 2023년 개발에 성공했다. 세계 1위의 배터리 기업(L사)과 전기차 업체(T사)가 함께했다.


실리콘 음극재는 크게 △SiOx(실리콘산화물) 음극재 △SiC(실리콘 탄소 복합체) 음극재 △퓨어 실리콘, 3개로 나뉜다. 퓨어 실리콘을 뺀 나머지 음극재는 실리콘 소재를 흑연에 첨가하거나 복합한 것이다. 반면 '퓨어실리콘'은 수 마이크로미터 크기로 입도가 고도로 제어된 메탈 실리콘 분말을 쓴다. 한국메탈실리콘은 국내 유일의 실리콘 분말 회사로, 대주전자재료와 포스코실리콘솔루션 등이 이 회사 '메탈 실리콘'을 쓰고 있다.

회사는 실리콘 음극재가 충·방전 과정에서 일으키는 '스웰링 문제'를 해결했다. 그간 실리콘 음극재 상용화에 가장 큰 걸림돌로 꼽힌 부분이다. 충·방전 중의 부피 팽창을 잡고, 앞으로 비용 절감도 실현한다는 계획이다. 반도체용 잉곳 절단 슬러지를 고도로 정제, '저가형 나노 실리콘'을 생산하는 것 등이다.

한국메탈실리콘 관계자는 "'테슬라 실리콘'은 일론 머스크가 4680셀과 함께 강조한 전기차 배터리의 핵심 소재"라며 "2025년 이후 배터리 음극재 시장의 주요 플레이어가 될 것으로 전망된다"고 말했다. 이어 "LFP(인산철) 전지의 활용도를 높이고 차세대 전지로 불리는 '전고체 배터리'에도 적용 가능하다"고 말했다.


실리콘 음극재는 흑연 대비 전지 용량을 10배 이상 높인다. 이 같은 장점이 LFP 전지의 이점을 끌어낼 수 있다고 업체 측은 설명했다. LFP 전지는 가격 측면에서 유리하지만 용량이 작은 게 단점이다. 만약 음극재를 흑연에서 실리콘으로 변경하면 음극 두께를 줄이고 배터리 용량은 키울 수 있는 셈이다. 한국메탈실리콘은 실리콘 음극재 시장이 2035년 66억달러(약 8조8000억원 규모, SNE리서치 조사)로 성장하는 만큼, 전기자동차 시장에 선제 진입한다는 각오다.

한국메탈실리콘 관계자는 "미국의 '6글로벌'과 영국 '민비로', 독일의 '나노텍 디지털'을 비롯한 세계 유수의 2차전지 관련 업체들이 회사에 관심을 보이고 있다"며 "'인터배터리2024' 행사를 통해 해외 업체들과 협력 방안을 적극 논의할 계획"이라고 말했다. 이어 "실리콘 배터리 음극재로의 전환은 필연적인 일"이라며 "전기자동차용 실리콘 음극재의 보급을 선도할 것"이라고 덧붙였다.