2022.10.05 주요 음극활물질 종류별 구조 및 특징
[하이투자증권 정원석] 전기차 그 이후, 스마트카

2023년부터 주요 배터리 셀 업체들은 실리콘 음극재 채택을 본격화할 전망이다(실리콘 음극재 농도: 2023년 5% -> 2024년 10%). 음극재 성능을 향상시킬 경우 ① 에너지밀도를 추가적으로 향상시키고, ② 충전 속도를 30% 가량 단축시킬 수 있기 때문이다. 


음극재는 이차전지 충전시 양극재에서 나오는 리튬 이온을 받아들이는 역할을 한다. 흑연(Graphite)은 구조적 안정성이 우수하기 때문에 오래 전부터 지금까지 꾸준하게 음극재의 소재로 가장 많이 사용되고 있다 


흑연은 아주 규칙적인 형태로 탄소(Carbon)가 결합된 하나의 층이 여러 겹 쌓인 층상구조이다. 리튬 이온이 양극에서 음극으로 이동하는 충전 과정에서 음극에 도달한 리튬 이온은 흑연층 사이에 저장된다 


지난 2~3년간 주요 완성차 업체들과 배터리 셀 업체들은 에너지밀도를 높여 주행 거리를 늘리는 동시에 배터리 가격(에너지용량당 판가)을 떨어뜨리기 위한 방법으로 양극재 개발에 집중해왔다. 


최근 전기차 배터리 시장은 에너지밀도 향상을 위해 양극의 하이-니켈化가 활발히 이루어지고 있다. 이때 음극에서의 리튬 이온 수용 능력 증대가 함께 뒷받침 되어야 하기 때문에 실리콘 음극재의 적용이 필수적이다. 이제는 배터리 업체들이 음극재 관련 성능을 개선시키기 위해 적극적으로 움직일 차례이다. 

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