中 괴물 배터리폰 가능케 한 '실리콘 음극재' 韓은 언제?

리얼미·샤오미·아너 등 플래그십 제품에 활용…안정성·가격, 대중화 장벽

중국 스마트폰 업체들이 대용량 배터리를 탑재한 신제품을 앞다퉈 선보이며, 실리콘 음극재 기술 경쟁이 전기차뿐 아니라 스마트폰 시장에서도 뜨거워지고 있다. 

하지만 국내 출시되는 스마트폰 제품 중 실리콘 음극재를 활용한 제품은 아직 전무하다. 

실리콘 음극재는 기존에 많이 쓰이던 음극재 흑연보다 에너지 밀도가 이론상 약 10배 높아 차세대 음극재로 불린다. 다만, 충·방전이 반복되면 실리콘 나노 입자 부피가 팽창하는 문제점이 있다. 이런 부작용을 줄이기 위해 실리콘 입자에 탄소를 코팅해 부피팽창을 억제하는 기술을 활용하고 있다.

4일 업계 등에 따르면 최근 중국 스마트폰 업체 리얼미는 차세대 실리콘카바이드(SiC) 음극재를 활용한 7천mAh 배터리를 탑재한 네오7를 공개했다.  

네오7과 네오6 배터리 용량과 두께 비교 (사진=리얼미)

리얼미는 해당 배터리를 '타이탄 배터리'라 부르며 홍콩 ATL과 공동 개발했다고 밝혔다. 7천mAh 대용량 배터리를 장착했지만 기기 두께는 8.5mm로 오히려 전작 보다 얇아졌다. 에너지 밀도가 높은 실리콘 음극재를 활용한 덕분이다.

샤오미가 지난 10월 선보인 샤오미15 프로 역시 실리콘 음극재를 사용한 배터리를 탑재해 동일한 크기 대비 배터리 용량을 향상했다. 6천100mAh 대용량 배터리를 장착하면서도 4천880mAh 배터리를 탑재한 전작보다 두께는 더 얇아지고 무게는 213g으로 10g 더 가벼워졌다.

지난 7월 세계에서 가장 얇은 폴더블폰 매직V3를 출시한 아너 역시 실리콘 음극재를 활용한 배터리를 활용했다고 홍보했다. 아너는 업계 최초로 실리콘 함량을 10%까지 높였다고 강조하기도 했다. 실리콘 함량을 높일수록 배터리 수명이 늘고 충전 시간은 짧아진다. 매직V3 역시 배터리 용량은 전작 매직V2(5천mAh)보다 늘어난 5천150mAh지만, 두께는 더 얇고 무게는 더 가볍다. 

이밖에 ▲원플러스도 지난 6월 실리콘음극재 배터리를 탑재한 에이스3 프로(6천100mAh)를 선보였으며 ▲누비아가 지난달 출시한 레드매직10프로 배터리(7천50mAh)도 실리콘 음극 기술을 적용했다.

실리콘음극재 이미지 (사진=LG에너지솔루션 배터리인사이드)

중국 업체들이 이처럼 실리콘 음극재를 배터리 소재로 적극 활용하고 있지만, 삼성전자와 애플은 아직 실리콘 음극재를 활용한 제품을 선보이지 않고 있다.

중국 외 다른 스마트폰 업체들이 실리콘 음극재 도입에 보수적인 이유로 업계는 '안정성'과 '가격'을 꼽고 있다. 실리콘 음극재는 충전과 방전을 반복하면서 실리콘 입자 부피가 팽창해 내부 구조를 손상하는데, 이러한 구조적 안정성 문제가 기술적으로 완벽하게 해결되지 않았기 때문이다.

특히 삼성전자는 지난 2016년 노트7 배터리 결함에 의한 발화 사건으로 곤욕을 치른 경험이 있다. 안정성 문제에 민감할 수밖에 없다. 제품에 대한 완벽주의로 유명한 애플 역시 안정성을 중시하는 만큼 해당 소재를 활용한 제품을 선보이지 않는다는 분석이다. 

실리콘음극재 장단점 (표=포스코퓨처엠)

또 다른 장벽은 '가격'이다. 실리콘 음극재는 기존 음극재 흑연보다 훨씬 비싸기 때문이다. 중국 업체들은 원자재 조달과 가공 생태계에서 소재를 값싸게 공급받을 수 있는 환경이 조성돼 있지만, 삼성 등 다른 경쟁 업체들은 그렇지 못하다.

이차전지 소재 업계 한 관계자는 "중국 업체들은 가공 단가가 싸고 정부 보조금도 받고 훨씬 더 싸게 실리콘 음극재를 수급할 수 있는 상황"이라며 "배터리 셀은 가격 경쟁이 치열한 부품인데, 중국 소재 업체들과 싸워 이기기 쉽지 않다"고 말했다.

또 다른 업계 관계자는 "실리콘 음극재는 흑연에 비해 고가지만, 더 높은 에너지 밀도와 충전 효율이라는 장점 때문에 프리미엄 스마트폰, 전기차 배터리 등 고성능 제품에 채택되고 있다"며 "상용화 확대와 생산 기술 발전으로 가격이 점차 낮아지면 활용도가 늘 것"이라고 관측했다.