배터리 핵심소재 음극재 시장서 '실리콘' 주목

양극재·분리막·전해액과 함께 4대 배터리 핵심소재로 꼽히는 음극재 시장에서 실리콘을 음극활물질로 사용하는 '실리콘 음극재' 비중이 크게 늘어나고 있다. 실리콘은 흑연 등 탄소로 이뤄진 음극재보다 에너지밀도가 높아 전기차 주행거리 확대에 유용하다.

19일 시장조사업체 SNE리서치의 '리튬이차전지 음극재 기술동향·시장전망' 보고서에 따르면, 실리콘 음극재는 오는 2025년 전체 음극재 시장 수요에서 11% 비중을 차지할 전망이다. 지난해 기준 비중이 3%였다는 점을 고려하면 5년 뒤 약 4배 증가하는 셈이다.

실리콘 음극재는 말 그대로 실리콘을 음극활물질로 사용한다. 일반적인 흑연계 음극재보다 에너지밀도가 약 4배 높다. 대표적인 생산업체는 국내 기업인 대주전자재료와 일본 신에츠 등이다.

현재 원통형 등 소형 전지에 사용되는 실리콘 음극재 비중은 3~5% 수준이다. 실리콘 음극재는 기술적인 문제로 전체 음극재 시장에서 비중이 낮지만, 업계가 연구·개발(R&D)을 지속하면서 시장이 크게 성장할 것으로 SNE리서치는 내다봤다.

SNE리서치 관계자는 "실리콘은 소재 특성상 부피팽창이 발생해 조직이 빠르게 파괴되는데, 이는 이차전지의 빠른 충방전 수명 감소를 불러온다"며 "업계는 이러한 문제를 해결하기 위해 실리콘을 나노 단위로 쪼개 산화물·합금·탄소 등으로 감싸 팽창을 물리적으로 막는 연구를 계속하고 있다"고 설명했다.

이어 "높은 에너지밀도를 바탕으로 충분한 전기차 주행거리를 확보하려는 현 시점에서 실리콘 음극재의 전지 내 사용 비중은 점차 높아질 것"이라며 "이런 움직임에 대비해 흑연계 음극재를 생산하는 업체들도 실리콘 음극재에 관심을 가지고 있다"고 덧붙였다.

SNE리서치 조사 결과 지난해 기준 전체 음극활물질 수요량은 약 19만톤(t)으로 집계됐다. 보고서는 2025년까지 전체 음극활물질 수요량이 약 136만t 수준으로 연평균 39% 성장할 것으로 관측했다.