2차전지 첨가제 - 실리콘 음극활물질, CNT도전재, 전해질/전해질첨가제

주요 완성차 업체들이 배터리 업체에 요구하는 사항은 명확하다. 1)주행 거리 향상, 2)충전 시간 단축, 3)저온 성능 개선, 4) 수명 증가
현 시점에서 볼 때 전기차용 배터리 방식이 지금의 리튬 배터리의 기본 형태에서 크게 바뀌긴 쉽지 않아 보인다. 차세대 배터리로 불리는 전고체 배터리는 최근 논문상으로 혁신적인 연구개발이 이루어지고 있지만 실제 전기차에 적용되는 시기는 빨라야 2027~2030 년경일 것으로 전망. 따라서, 향후 10 년간 큰 폭으로 성장할 것으로 전망되는 리튬 배터리 첨가제 시장에 주목

첨가제 종류는 크게 3 가지로 구분

1. 음극재에서 에너지 용량을 높일 수 있는 실리콘 음극활물질

- 기존 흑연 소재에 실리콘 음극활물질을 5~10wt%로 첨가할 경우 음극재의 에너지 밀도 향상, 충전 속도 단축 등의 효과를 기대. 또한 실리콘은 친환경적이고 지구상에 풍부하게 존재하기 때문에 탄소계 음극 소재를 대체할 고용량 음극소재로 기대.

- 리튬이온이 양극에서 음극으로 이동하는 충전 과정에서 음극에 도달한 리튬이온은 흑연층 사이에 저장된다. 그런데 이때 리튬이온이 들어간 흑연은 팽창되어 미세하게 부피가 늘어나게 된다. 이것이 반복되면 점차 구조 변화를 일으켜 배터리 수명도 감소

2. CNT 도전재

- 도전재는 양극, 음극 내 전자 이동을 촉진시키는 역할을 한다. 도전재는 전극에 소량만 사용되지만 리튬 이차전지의 성능을 향상시키는데 매우 중요한 역할

- 양극재에서는 기존 도전재인 카본블랙을 대신해 CNT 를 사용시 전자이동도가 높아 도전재 사용량을 1/5 수준으로 줄일 수 있다. 따라서 동일 부피 내에서 도전재 사용량을 줄이고 양극활물질을 더 많이 투입할 수 있어 에너지 밀도를 높일 수 있다.

- 현재 리튬 배터리 양극재용 CNT 도전재를 상용화시킨 업체로는 전세계적으로 LG 화학과 나노신소재 두 곳.

3. 전해질 및 전해액 첨가제

- 전해질 효과. 1)배터리 수명 향상, 2)충방전 효율 개선, 3)저온 방전 억제

- 양극과 음극 사이에 위치해 있는 분리막은 이차전지 내 두 전극을 격리시켜 물리적 접촉에 의한 전기적 단락을 차단하고, 미세기공 내에 담지된 전해액을 통해 이온이 두 전극 사이로 이동할 수 있는 통로를 제공.

- 최근 배터리 제조사들이 배터리 수명/안정성 향상 및 충방전 효율 개선 등 경쟁력 강화를 위해 신규 전해질 및 첨가제를 추가하는 방안을 고려하고 있어 시장의 관심이 집중

투자 전략

에코프로비엠(양극활물질)

나노신소재 (CNT 도전재)

대주전자재료(실리콘 음극활물질)

한솔케미칼(실리콘 음극활물질 양산 준비 중)

천보(전해질 및 전해액 첨가제)

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