리튬이온전지 한계 돌파 ‘복합 음극재’ 양산화 기반 마련

작성일 09-01

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          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="fc949df839a6b1c0657ed89b3bfeab4cde0434edbb4ff322545b11bd3bfa54ce" dmcf-pid="K7NVHlVZg4" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="JNC머트리얼즈가 충북 제천시에 구축한 '그래핀 양산 설비(플랜트)'. ETRI 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202509/01/fnnewsi/20250901090142903rwom.jpg" data-org-width="800" dmcf-mid="BvlLB3LKA6" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202509/01/fnnewsi/20250901090142903rwom.jpg" width="658"></p>
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            JNC머트리얼즈가 충북 제천시에 구축한 '그래핀 양산 설비(플랜트)'. ETRI 제공
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          <p contents-hash="f351b1912d401ffc0e82ec7013b3c5f759dd7a12fdd1439e40d52ed1beeb3ddd" dmcf-pid="90LbyObYof" dmcf-ptype="general">[파이낸셜뉴스] 리튬이온전지 한계를 돌파한 복합음극제 기술이 기업체 기술이전 이후 수천 톤급 그래핀 양산을 시작한다. 정부 출연연 기술 사업화 모범 사례라는 평가다. </p>
          <p contents-hash="130c96db02658c2a728d1b43fbea75e464c93b994553d99e2ab37bcea342b879" dmcf-pid="2poKWIKGoV" dmcf-ptype="general">1일 한국전기연구원(KERI)은 KERI의 역대 대표성과 중 하나로 손꼽히는 ‘리튬이온전지용 실리콘·그래핀 복합 음극재’가 기술이전을 넘어 양산화를 눈앞에 두고 있다고 밝혔다. 해당 기술은 리튬이온전지의 차세대 음극 소재로 주목받는 실리콘의 단점을 그래핀으로 보완한 것으로, 지난 2021년 11억 원의 기술료로 전기·전자 소재·부품 전문기업인 JNC머트리얼즈에 기술이전까지 된 대형 성과다. 출연연의 연구개발 기술이 연구원과 기업이 함께 협력해 상용화까지 이끌어낸 측면에서 바람직한 상생의 사례로 손꼽히고 있다. </p>
          <p contents-hash="88737adb3d7117f38d4670ab4fbe34993d9fb662a4bde7dc72da2746b26d95bf" dmcf-pid="VUg9YC9HA2" dmcf-ptype="general">KERI는 특화된 산화·환원법을 통해 높은 전도성을 갖는 고품질 그래핀을 다양한 점도(묽은 잉크부터 고농도 페이스트 형태까지)로 만들어 리튬이온전지 음극 제조 공정에 바로 적용할 수 있는 ‘수(水)계 분산 기술’을 개발했었다. 이를 기반으로 한 One-step 공정으로, 코어인 실리콘을 그래핀이 껍데기처럼 감싸 보호하는 ‘코어-쉘(Core-Shell)’ 구조의 복합 음극재를 대량 생산하는 데도 성공했다. </p>
          <p contents-hash="be7e1cbeb521b5b899c7429c854a73d1a2ba30ea8c432cbcc149fe5dad5d98ec" dmcf-pid="fua2Gh2Xk9" dmcf-ptype="general">이를 통해 기존 리튬이차전지 음극에 들어갔던 실리콘의 양(첨가량)을 기존 5% 이내 수준에서 20%까지 4배 이상 증가시켜 고용량·고품질의 음극을 안정적으로 제조하는 결과를 얻었다. 이는 전기차에 적용하면 주행거리를 약 20% 이상 늘릴 수 있을 정도의 성능이다. 재료도 기존 고가의 나노 실리콘 대비 값싼 마이크론(μm) 크기의 실리콘을 활용해 가격 경쟁력을 확보했다. 연구팀은 시작품인 ‘파우치형 풀 셀(Full Cell)’을 제작하고, 전기화학 특성 평가 및 국내·외 원천특허 등록까지 완료했다. </p>
          <p contents-hash="77bb832f76ac72370df4a390dd8656d0a9dcf04d2a7843975d68c807dbe1d915" dmcf-pid="47NVHlVZkK" dmcf-ptype="general">JNC머트리얼즈는 지난해 국내 최초로 대규모 그래핀 양산 설비(플랜트)를 구축해 최적화하는 데 성공했으며, 현재도 지속적인 기술 고도화를 위해 KERI와 적극적인 협력을 펼쳐나가고 있다. 해당 설비는 수천 톤급의 고품질 그래핀을 대량 생산할 수 있는 규모다. 추후 실리콘과의 복합화를 통해 고성능 음극재로 탄생한다면, 약 6만 대의 전기차용 전지(총 4GWh 규모) 혹은 수억 개의 스마트폰용 전지에 적용이 가능한 용량이다. 또 고용량·고성능 리튬이온전지가 필요한 에너지저장장치(ESS), 고성능 AI 반도체 및 서버 등에 활용돼 국가 에너지·AI 산업 경쟁력 강화에도 크게 기여할 것으로 보고 있다.</p>
          <p contents-hash="59c0e336062286d745aa8cd3c0e92013eb7eb951c45527ff69df15a625d13e8b" dmcf-pid="8zjfXSf5kb" dmcf-ptype="general">jiany@fnnews.com 연지안 기자</p>
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