16일 2차전지소재 업계에 따르면 SK·LG·포스코 등 주요 기업이 ‘실리콘 음극재’를 차세대 음극재 소재로 삼아 시장·기술 선점에 나섰다. 업계 관계자는 '실리콘 음극재 비중이 10%를 넘으면 현재 보통 30분 이상 걸리는 전기차 충전시간을 5분가량으로 줄일 수 있다'며 '전기차 충전시간과 주유 시간이 비슷해지는 것으로 전기차 시장이 폭발적으로 성장하는 계기가 될 것'이라고 기대했다. 김현수 하나증권 연구원은 '에너지 밀도를 높이기 위한 하이니켈 양극재 용량은 한계에 이르렀다'며 '테슬라·LG에너지솔루션 등 주요 기업이 주행거리 향상과 충전시간 단축을 위해 실리콘 음극재를 차세대 배터리로 검토하는 만큼 시장이 본격화할 것으로 본다'고 말했다.
김영희 디자이너
SKC는 실리콘 음극재 사업을 본격화하기 위해 지난달 자회사 ‘얼티머스’를 설립하고 연내 시범 생산에 들어간다는 계획이다. 한편으론 영국 넥세온 지분 22%를 인수했는데, 이 회사는 전북 군산에 실리콘 음극재 공장 설립을 추진하고 있다. SK머티리얼즈도 미국의 그룹14테크놀로지와 손잡고 ‘SK머티리얼즈그룹포틴’이란 합작사를 세우고, 2027년까지 6년간 2500억원을 투입해 경북 상주에 생산 설비를 갖출 예정이다.포스코는 지난해 인수한 테라테크노스의 사명을 ‘포스코실리콘솔루션’으로 바꾸고, 경북 포항에 연산 5000t 규모의 실리콘 음극재 공장을 짓고 있다. 2025년까지 3000억원을 투입하는 프로젝트다. 이후 2030년까지 연산 2만5000t 규모로 키운다는 게 목표다. 롯데에너지머티리얼즈도 지난달 실리콘 음극재 기술을 보유한 프랑스 스타트업 엔와이어즈에 79억원을 지분 투자한 바 있다.
흑연 음극재를 대체할 후보 물질로 실리콘, 산화주석, 알루미늄 등이 꼽힌다. 이 가운데 실리콘의 기술 개발 속도가 가장 빠른데, 이미 흑연에 5% 미만의 실리콘산화물을 혼합하는 방법이 도입됐다. 흑연은 원자 6개당 리튬이온 1개를 저장하는데, 실리콘은 원자 4개당 리튬이온 15개를 저장할 수 있어 용량이 20배 이상 높다. 에너지 밀도도 흑연은 1g에 350밀리암페어인데, 실리콘은 1500~2000mAh로 4배가 넘는다. 시장도 점점 커지고 있다. 하나증권은 글로벌 실리콘 음극재 시장이 지난해 4억 달러에서 2032년 287억 달러로 커질 것으로 내다봤다. 테슬라는 차세대 배터리인 ‘4680 원통형 배터리’에 실리콘 음극재 탑재를 검토 중이다. 포르쉐는 타이칸 EV에 실리콘 음극재 적용 배터리를 확대할 계획이다. LG에너지솔루션·SK온 등도 실리콘 음극재 비중을 10% 이상으로 높인 제품을 개발 중이다.
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