[쿠키뉴스] 임중권 기자 =삼성SDI가 독자 특허 ‘SCN’(Si-Carbon-Nanocomposite) 소재를 기반으로 한 초격차로 전기차 배터리(리튬이온 배터리) 시장 입지 굳히기에 나섰다.

15일 배터리 업계에 따르면 삼성SDI가 ‘음극’의 에너지 밀도를 높이는 SCN 소재로 글로벌 배터리 업계를 선도하고 있다. 음극 소재는 전기차 등에 탑재되는 리튬이온 배터리의 수명을 결정짓는 소재다.

국내외 배터리 기업들은 어떤 음극 소재를 사용하느냐에 따라 배터리의 용량과 수명이 결정되기 때문에 리튬이온 배터리에 가장 적합한 성능을 가진 소재를 개발‧사용하고 있다.

음극 소재로는 초기부터 현재까지 흑연이 가장 많이 사용되고 있지만, 흑연의 뒤를 이을 소재로 실리콘(Si)이 각광받는 추세다.

실리콘은 흑연에 비해 에너지밀도가 약 10배나 높고 충방전 속도도 빠르다. 이에 따라 배터리 용량이 더욱 커지고, 수명을 보다 오래도록 유지할 수 있다는 특장점이 있다.

하지만 실리콘은 흑연 대비 30~40배 이상 팽창이 되기 때문에 업계에서 비교적 기술 개발이 어렵다는 평가가 많았다. 실리콘이 흑연에 비해 에너지 밀도가 통상적으로 10배 정도 크지만 불안정한 구조(팽창)를 안정화시키기 어려웠기 때문이다.

이러한 상황에 삼성SDI는 독자 특허로 만든 실리콘 음극 소재 SCN을 상용화하며 ‘초격차’를 증명했다. 이 소재는 회사의 소형 배터리에 이미 탑재됐으며, 전기차 배터리에도 사용될 예정이다.

SCN이란 실리콘을 이용해 배터리 음극의 용량을 높인 소재다. 실리콘을 머리카락 두께 수 천분의 1 크기로 ‘나노화’ 한 후 이를 흑연과 혼합해 하나의 물질처럼 ‘복합화’한 것이다.

삼성SDI의 SCN 상용화로 실리콘 소재의 문제점으로 지목됐던 배터리 팽창 부작용이 해소됐다는 게 업계 중론이다. SDI의 배터리에 SCN이 탑재되며 안정성을 검증했고, 이를 통해 구조적 검증이 이뤄졌다는 평가다.

아울러 앞으로 실리콘 음극 소재 개발도 활발히 이뤄질 전망이다. 음극 소재는 배터리 개발 초기부터 흑연에서 벗어나지 못했지만, 삼성SDI가 독자 기술을 확보하면서 업계 역시 실리콘 음극에 주목하고 있다는 것이다.

삼성SDI는 “하이니켈 양극과 실리콘 음극을 더한다면 용량 특성 개선으로 1회 사용 시간을 늘리고, 장수명과 급속충전 특성까지 갖출 수 있게 될 것”이라며 “배터리 용량과 수명을 책임지는 양극과 음극의 기술 발전이 기대된다”고 설명했다. im9181@kukinews.com