에버켐텍, 꿈의 신소재 '그래핀' 활용한 2차전지 도전재 개발

KETI와 공동 연구 성과
비산화 그래핀과 SWCNT 혼합 적용
동일 물성 유지하면서 원가 20% 절감

첨단소재 제조기업 에버켐텍이 차세대 신소재로 꼽히는 그래핀을 활용한 2차전지용 도전재(전기전도성을 높여주는 소재) 개발에 성공했다고 25일 발표했다.

에버켐텍에서 이번에 개발한 도전재는 실리콘 함량이 높은 리튬이온배터리 음극재 성능을 개선했다. 동시에 기존 단일 소재인 단일벽탄소나노튜브(SWCNT) 대신 비산화 그래핀과 SWCNT를 혼합 적용하는 기술이 사용됐다.

그래핀은 강도, 전자이동도, 열 전도성 등에서 현존하는 최고의 소재로 꼽힌다. 탄소 원자들이 2차원 벌집 구조로 연결돼 구리보다 전도도가 100배 이상 빠르고 강철보다 200배 이상 강하다.

기존 SWCNT 대비 소재 사용량을 절반으로 줄이고 동일한 물성을 유지하면서도 원가를 20% 절감할 수 있게 됐다는 게 회사 측 설명이다. 특히 철분 불순물 함량이 낮아 배터리의 장기적인 성능 유지에도 기여할 것으로 회사는 기대하고 있다.

이번 개발은 2022년부터 에버켐텍과 한국전자기술연구원(KETI)이 공동으로 수행해온 ‘고용량 리튬 2차전지용 비산화 그래핀 기반 도전재 개발’ 프로젝트의 일환으로 진행됐다. 기존 산화 그래핀의 한계를 극복하고 배터리 성능과 원가 경쟁력을 동시에 확보하는 것으로 목표로 추진됐다.

산업 현장에서 일반적으로 사용되는 ‘산화 그래핀’은 강한 산성 물질 사용에 따른 환경오염 문제와 급격한 화학 반응 제조 방식으로 인해 태생적으로 내부 결함 이슈를 갖고 있다.

공동 연구팀은 이러한 단점을 해결하기 위해 유독물질을 사용하지 않는 친환경적인 비산화 그래핀 박리 기술을 도입했다. 연구 끝에 전기 전도도가 뛰어나면서도 불순물이 적고 가격 경쟁력을 갖춘 도전재 개발에 성공했다.

에버켐텍은 향후 그래핀 순도를 더욱더 높이며 양산성 확보를 위한 공정 최적화 연구를 지속해 나간다는 계획이다. 동시에 국내 수요 기업 평가를 통한 사업화 연구도 함께 수행할 방침이다.

이성민 에버켐텍 대표는 “이번 연구 성과를 계기로 2차전지 소재 시장에서 경쟁력을 확보할 수 있을 것”이라며 “그래핀 등 신소재를 활용한 첨단소재 기술 개발을 이어 나갈 것”이라고 밝혔다.

은정진 기자 silver@hankyung.com