2차전지 소재 동박

전기차에서 가장 중요한 핵심으로 2차전지가 꼽히는데요. 이 때문에 앞으로 전기차 시장이 커지면서 돈이 될 수밖에  없는 게 배터리 소재라는 시각이 많아지고 있습니다. 

 

동박 역시 그런 차원에서 관심을 받고 있는 소재입니다. 

 

전기차에 들어가는 리튬이온 2차전지는 양극의 리튬이온이 음극으로 이동해 충전이 되고 음극의 리튬이온이 양극으로 돌아가며 방전되는 방식입니다. 

 

2차전지의 4대 소재라 하면 양극재, 음극재, 전해질, 분리막을 들 수 있습니다. 

 

양극을 구성하는 양극활물질 등을 양극재라 하고 음극을 구성하는 것은 음극재라 합니다. 양극과 음극 사이에서 리튬이온의 이동통로 역할을 하는 전해질이고 양극과 음극이 서로 닿지 않게 하는 게  분리막입니다.

 

동박은 이 가운데 음극재와 관련이 있습니다. 음극재는 배터리의 수명과 충전 시간을 좌우하는 소재인데요. 음극활물질, 도전재, 바인더를 집전체에 바르는 방식으로 만들어지는데 바로 이 음극집전체로 동박이 쓰입니다.

 

집전체란 전기 저항이 낮으며 충전과 방전 중에 활물질로 전류를 전달하거나 활물질로 전류를 전달하도록 구성된 요소입니다. 집전체는 배터리 안에서 전기가 만들어지는 중에 부식이 되선 안되고 전기 전도성이 있는 금속성이어야 하며 가급적 부피가 작아 효율이 커질수록 좋습니다. 음극집전체로 동박, 즉 구리 호일이 채택된 이유입니다. 

 

참고로 양극집전체는 알루미늄박입니다. 

 

그런데 동박이 중요한 이유는 공정 난도가 꽤 높기 때문입니다. 

 

일단 매우 얇게 만들어야 합니다. 얇을수록 많은 음극활물질을 넣어 더 많은 이온을 저장해 성능을 높일 수 있기 때문이죠. 6마이크로미터의 두께인데 이는 머리카락 두께의 20분의 1 정도라고 보면 됩니다. 

 

얇으면서도 균일해야 하기도 합니다. 꽤 까다로운 셈이죠. 

 

양극집전체인 알루미늄박과 비교해 볼까요?

 

알루미늄박은 압연 공정을 통해 만들어집니다. 회전하는 2개의 롤 사이를 통과시켜 얇고 고르게 펴내는 것이죠. 

 

반면 동박은 전해 공정을 거칩니다. 전기 도금을 통해 구리 와이어를 용해해 만드는 거죠. 직관적으로 까다롭고 복잡하다는 게 느껴집니다. 

 

그래서 동박을 만드는 데는 다른 2차전지 소재인 양극재나 음극재보다 더 많은 자본이 투입된다고 합니다. 기술과 자본 집약도가 매우 높은 산업인 만큼 진입장벽도 높다고 할 수 있습니다. 

 

국내 동박기업으로는 SKC, 일진머티리얼즈가 있습니다. 솔루스첨단소재는 앞의 두 회사보다는 규모가 작은 편입니다. 후발주자인 고려아연도 최근 동박 사업에 뛰어들었습니다.