“흑연보다 용량 4배 향상” 비씨텍, 이차전지용 실리콘 음극재 개발

비씨텍은 배터리 용량을 확대할 수 있는 음극재용 실리콘 소재를 개발했다고 4일 밝혔다.

이 실리콘 소재는 이차전지 음극재 주 원료인 흑연에 첨가하는 형태로 사용된다. 흑연에 실리콘을 포함시켜 만든 음극재를 흔히 '실리콘 음극재'라고 부른다.

비씨텍은 자체 개발한 실리콘 소재를 음극재로 만들어 배터리에 적용, 테스트한 결과 충·방전 용량이 흑연 기반 음극재(350mAh/g)보다 약 4배 향상된 1500mAh/g을 기록했다고 밝혔다. 배터리 용량 증가에 실리콘 소재가 기여했다는 설명이다.

비씨텍이 개발한 실리콘(Si) 분말(입자 크기 100~200nm)

비씨텍이 개발한 것은 고순도 실리콘분말이다. 웨이퍼를 절단할 때 발생하는 폐 스크랩에 특수공법을 적용, 고순도 실리콘분말(100나노급~수마이크로)로 만들었다. 여기에 실리콘산화물(SiOx) 코팅을 더하고, 그래핀 첨가로 팽창을 방지했다고 회사 측은 설명했다.

원창환 비씨텍 대표는 “셀 테스트를 통해 높은 방전용량을 확인했을 뿐만 아니라 부풀어오름을 방지하하는 성능도 볼 수 있었다”고 말했다.

실리콘은 현재 배터리 음극재 주재료로 쓰이는 흑연보다 에너지밀도가 4~5배 높아 배터리 용량을 늘리고 충·방전 시간을 단축할 수 있는 차세대 소재로 주목받는다. 다만 리튬이온과 반응해 부피가 팽창하는 문제가 있어 흑연에 약 5% 정도로 첨가하는 방식으로 제한적으로 사용된다.

비씨텍은 원창환 충남대 나노신소재공학과 명예교수가 설립한 회사다. 앞으로 용량을 2000mAh/g 이상으로 끌어올리기 위한 추가 개발에 나설 계획이다.

정현정 기자 iam@etnews.com