배터리 건식 극판 제조 기술, 건조를 없애면 무엇이 달라질까

배터리 전극을 만드는 데 쓰이던 액체와 건조 단계를 없애는 ‘건식 극판’ 기술이 배터리 업계의 원가 절감 방안으로 주목받고 있습니다.

설비 투자비를 최대 30% 줄일 수 있다는 장점이 있지만, 분말 재료를 균일하게 붙여 대량생산하는 기술이 관건입니다.

기존 습식 공정은 리튬이온을 저장하는 활물질과 전기가 잘 흐르도록 돕는 도전재, 재료를 붙이는 바인더를 용매와 섞어 슬러리로 만듭니다.

이를 양극의 알루미늄 집전체나 음극의 구리 집전체에 바르고 말린 뒤 압력을 가합니다.

건식은 용매 없이 재료를 섞어 얇은 필름으로 만든 다음 금속판에 붙입니다.

공정이 ‘혼합→코팅→건조→압연’에서 ‘혼합→필름화’로 간결해지는 셈입니다.

건조 설비를 가동할 열과 전력이 덜 들고, 증발한 용매를 회수·처리하는 시설 부담도 줄어듭니다.

전극을 두껍게 만들어 활물질을 더 담을 가능성도 있습니다.

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

바인더를 섬유처럼 만들어 분말을 엮고, 필름이 집전체에 단단히 붙도록 하면서 생산 품질을 일정하게 유지해야 하는 이유입니다.

기업들은 파일럿 생산과 소재 개발로 이 과제를 풀고 있습니다.

삼성SDI는 2024년 9월 충남 천안사업장에 파일럿 라인 ‘드라이브’를 완공해 시험 생산에 들어갔고, LG에너지솔루션은 충북 오창에 파일럿 라인을 구축해 건식 전극 기술을 개발 중입니다.

LG에너지솔루션은 리튬인산철(LFP) 배터리 양극에 적용해 2029년 양산하는 것을 목표로 합니다.

소재 측면에서는 SK넥실리스가 10월 20일 고접합 카본 코팅 동박 개발에 성공했다고 밝혔습니다.

특수 카본 코팅으로 음극재와 구리 동박의 접착력을 높이는 기술로, 충·방전 때 부피가 변하는 실리콘 음극재가 동박에서 떨어지는 현상을 억제하는 데 도움을 줍니다.

회사는 파일럿 생산 시스템을 구축해 내년 하반기 상용화를 추진할 계획입니다.