Mercedes Benz 의 실리콘 음극재 개발 현황

메르세데스 벤츠 G클래스 차세대 배터리 셀 탑재 예정

벤츠는 배터리 소재업체인 실라 나노 테크놀로지(Sila nano technoly)와 함께 실리콘 음극재를 통해 새로운 돌파구로 마련하고 있습니다. 벤츠는 차세대 배터리를 위한 연구를 오랜 전부터 함께 해온 것으로 알려졌습니다. 그동안의 연구결과가 본 궤도에 올라옴에 따라 메르세데스 벤츠는 차세대 전기차 배터리를 위해 실라의 음극재 기술을 적용하겠다고 발표했습니다.

메르세데스 벤츠 G 바겐 EV

배터리에서 음극재는 양극에서 분리된 리튬이온을 저장하고 방출하는 저장소의 기능을 합니다. 현재 일반적으로 쓰이는 음극재는 흑연을 이용하는데 흑연은 규칙적인 층상구조를 가지고 있어서 리튬이온이 층상 사이에 들어오기 용이하기 대문입니다. 참고로 리튬이온이 흑연의 층상 사이에 침입하는 것은 그래파이트 인터컬레이션 (Graphite Intercalation)이라고 합니다. 그러나 차세대 배터리의 용량 증가를 위해서 새로운 물질 구조의 음극재가 필요한데 그 대체재가 바로 실리콘입니다. 실리콘 음극재는 흑연보다 더 많은 리튬이온을 포함시킬 수 있어서 그 가능성을 인정받고는 있지만 부피 변화가 크다는 문제가 있어 탄소 나노 튜브 등 새로운 처리방법을 두고 고심을 하고 있습니다.
실리콘 음극재를 적용하게 되면 기존의 흑연을 사용한 리튬이온배터리 보다 배터리 셀의 용량이 획기적으로 증가될 수 있어서 이를 적용한 전기차는 1회 충전으로 더 먼 거리를 이동할 수 있게 됩니다.

메르세데스 벤츠는 새로운 타입의 음극재를 생산하는데 있어서도 환경오염을 최소화하기 위해 음극 재생산공장인 실라의 신공장은 재생에너지를 100% 사용할 것이라고 밝혔습니다. 하지만 신공장의 셋업 및 실리콘 음극재의 양산까지는 수년이 더 걸릴 것으로 내다보고 있습니다.

실리콘 음극재는 국내의 삼성 SDI에서 가장 앞선 기술력을 보여주고 있습니다. 현재로서는 음극재에 실리콘의 함유량을 단계별 높여가는 추세이지만 분명히 새로운 실로콘 음극재로의 방향은 분명해 보입니다.
실라 나노텍의 실리콘 음극재 역시 공급된 음극재를 사용하여 배터리 셀을 제조할 업체가 선정되어야 하나 아직 그 부분까지는 언급된 바 없습니다. 실라의 연간 10 GWh 수준으 공급 가능 Capa를 통해 음극재를 조달받게 될 배터리 회사는 연간 10 ~50만 개의 배터리 팩 생산이 가능해질 전망입니다.

실라 나노텍의 음극재 생산라인은 2024년 하반기 가동 후 2025년 Full 생산 체제를 갖출 것으로 예상됩니다.