포스코퓨처엠, 차세대 실리콘 음극재 시장 선점… “2028년 본격 양산 체제 구축”

2028년 실리콘 음극재 양산·공급 목표
차세대 양·음극재 시장 진출 속도↑
팩토리얼과 함께 전고체 배터리용 양극재 개발

포스코퓨처엠이 실리콘 함량을 20%까지 높인 차세대 음극재 기술을 확보하며, 오는 2028년 양산 체제 구축에 나선다. 흑연 중심 음극재 시장에서 차세대 소재 선점 경쟁이 본격화하는 모습이다. 이는 실리콘 음극재 기술 상용화의 문제를 해결하는 고유 기술을 확보했기에 가능했다. 포스코퓨처엠은 기술 고도화 및 생산성 향상 등을 통해 차세대 배터리 양·음극재 시장을 선점한다는 구상이다.

포스코퓨처엠은 기존 흑연계 음극재 대비 에너지 밀도와 충전속도 등의 물성에서 우위를 가진 실리콘 음극재 양산 기술을 확보했다. 포스코퓨처엠이 자체 개발한 실리콘 음극재는 흑연계 음극재 대비 4배 이상의 에너지를 저장할 수 있는 것으로 알려졌다.

실리콘 음극재는 통상 흑연계 음극재와 혼합돼 배터리에 사용된다. 그러나 실리콘 음극재의 혼합 비중이 한 자릿수에 머물러 있다. 이는 실리콘 음극재의 우수한 에너지 저장용량에도 충방전 과정에서 발생하는 부피 팽창 등의 안전성 위험이 존재하기 때문이다.

포스코퓨처엠은 자체 기술연구소에서 고유의 실리콘 나노화 기술과 탄소 복합화 기술을 적용해 팽창 문제를 대폭 완화하는 기술을 확보했다. 해당 기술을 적용해 실리콘 음극재의 혼합 비중을 20% 이상으로 높인 테스트에서도, 충방전 1000회 이후 초기용량의 80% 이상을 유지하는 등 높은 성능을 입증했다. 고용량은 물론 장기적으로 성능을 유지할 수 있는 역량까지 확보한 셈이다.

포스코퓨처엠은 국내외 주요 고객사의 제품 테스트와 품질 검증 등을 거쳐, 실리콘 음극재 양산 기술을 오는 2028년 본격 양산·공급할 계획이다.

세종시 소재 포스코퓨처엠 기술연구소 직원이 양극재 시험생산을 위한 파일럿설비를 가동하고 있다. <사진=포스코퓨처엠>

포스코퓨처엠은 양·음극재 시장을 선점하기 위한 투자를 지속하고 있다. 음극재 분야에서는 천연·인조 흑연 모두 생산하는 국내 유일 기업의 입지를 다지고 있다.

우선, 포스코퓨처엠은 지난해 7월 일본 메이저 배터리사와 천연흑연 음극재 공급계약을 체결하며 본격적으로 고객 다변화에 나섰다. 같은 해 10월과 올 3월에는 글로벌 완성차사와 6710억원의 천연흑연 음극재 공급계약과 약 1조149억원의 인조흑연 음극재 공급계약을 각각 체결했다. 이 계약은 패키지 성격으로, 향후 양극재 및 리튬 분야까지 협력을 확대할 계획이다.

또한 포스코퓨처엠은 양극재 분야에서 차세대 배터리로 불리는 전고체 배터리 상용화를 위해 미국 팩토리얼과 협력해 기술 개발을 추진 중이다. 팩토리얼의 네트워크 경쟁력과 포스코퓨처엠의 소재 기술이 결합돼 향후 양사의 협력 관계에서 상승효과를 낼 것으로 기대하고 있다.

이를 위해, 이미 팩토리얼과 전고체 배터리용 양극재 샘플 테스트를 진행해 왔으며, 다수 소재사 중 포스코퓨처엠의 소재가 출력 특성 등 품질경쟁력이 우수하다는 평가를 받고있다.

특히 포스코퓨처엠은 팩토리얼과 양극재는 물론 이번 실리콘 음극재 부문 협력을 통해 기술 완성도를 지속적으로 높여 나가고 있다. 포스코퓨처엠 관계자는 “축적된 소재 기술과 양산 경험을 바탕으로 고객사에 최고의 솔루션을 제공하는 한편 글로벌 시장경쟁력을 지속 확대해 나갈 것이다”고 말했다.

[CEO스코어데일리 / 박대한 기자 / dayhan@ceoscore.co.kr]

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