건식 극판 배터리 제조 기술, 액체를 빼면 무엇이 달라질까

전기차 시장 성장세가 둔화하고 가격 경쟁이 치열해지면서 배터리 업계는 제조 원가를 낮출 방법을 찾고 있습니다.

주목받는 기술이 ‘건식 극판’입니다.

배터리의 양극과 음극은 얇은 금속판에 전기를 저장하는 물질을 입혀 만드는데, 이때 액체를 쓰던 제조 방식을 분말 중심으로 바꾸는 기술입니다.

기존 습식 공정은 활물질·도전재·바인더를 용매와 섞어 슬러리로 만든 뒤 금속판에 바르고, 열로 건조한 다음 압연합니다.

순서는 ‘혼합→코팅→건조→압연’입니다.

건식 공정은 용매 없이 재료를 고체 분말 상태로 섞고, 이를 얇은 필름으로 만들어 금속판에 붙입니다.

공정이 ‘혼합→필름화’로 단순해지는 만큼 용매를 증발시키는 대형 건조 설비와 용매 회수·처리 시설의 부담을 덜 수 있습니다.

업계에 따르면 건식 공정은 설비 투자비를 최대 30% 줄일 수 있고, 열과 전력 소비 및 유기용매 사용에 따른 환경 부담도 낮출 가능성이 있습니다.

두꺼운 전극을 만드는 데 유리해 활물질을 더 담고 에너지 밀도를 높일 여지도 있습니다.

다만 전극이 너무 두꺼우면 리튬이온 이동이 어려워져 충전 속도와 출력이 떨어질 수 있습니다.

분말을 고르게 섞고 금속판에 단단히 붙여 대량생산에서도 품질을 유지하는 일이 숙제입니다.

바인더를 미세 섬유처럼 만들어 재료들을 엮는 ‘섬유화’가 핵심 기술로 꼽힙니다.

기업들은 공정과 소재 양쪽에서 양산 가능성을 시험하고 있습니다.

삼성SDI는 2024년 9월 충남 천안사업장에 파일럿 라인 ‘드라이브’를 완공해 시험 생산에 들어갔습니다.

LG에너지솔루션은 충북 오창에 파일럿 라인을 구축했으며, LFP 배터리 양극에 적용해 2029년부터 양산하는 것을 목표로 합니다.

SK넥실리스는 20일 음극재와의 접착력을 높이는 ‘고접합 카본 코팅 동박’ 개발을 발표했습니다.

실리콘 음극재가 충·방전 중 팽창·수축해 동박에서 떨어지는 현상을 억제하는 기술로, 회사는 파일럿 생산 시스템을 구축하고 내년 하반기 상용화를 추진할 계획이라고 밝혔습니다.