“흑연 부산물이 이차전지 재료로” 에너지연, 음극재 전환 기술 개발

상용 흑연 음극재와 경제성 동등해
"수급 안정성 강화에 자립 기반 마련"

/한국에너지기술연구원

국내 연구진이 공정에서 발생한 흑연 부산물을 이차전지용 고순도 흑연 음극재로 활용하는 기술을 개발, 흑연 수입 의존도를 대폭 낮출 수 있을 것으로 기대된다.

한국에너지기술연구원은 한유진·박상훈 박사 연구진이 산업 공정에서 발생하는 흑연 부산물을 정제해 이차전지용 고순도 흑연 음극재로 활용하는 원천 기술을 개발했다고 11일 밝혔다.

흑연은 전기차용 리튬이온배터리 음극재의 핵심 원료지만, 우리나라는 음극재용 상용 흑연의 90% 이상을 중국 수입에 의존하고 있어 국제 정세에 따라 가격급등과 수급 불안정 등의 문제점을 지니고 있다.

이에 연구진은 국내 산업 부산물을 고부가가치 음극재로 전환하는 기술을 개발했다. 흑연 부산물의 금속 불순물을 처리하는 신공정을 개발해 기존 공정을 대폭 축소함으로써 상용 흑연 음극재와 동등한 수준의 경제성을 갖는 흑연 음극재를 제작하는 데 성공했다.

개발된 기술로 제조한 흑연 음극재는 최초 충·방전 효율이 92%에 달했으며, 용량은 1그램당 362밀리암페어시(mAh/g)로 상용 흑연 음극재와 동등한 수준을 보였다. 또 200회 충·방전 후에도 초기 용량의 98%를 유지해 상용 흑연 음극재에 버금가는 안정성을 확인했다.

또 기술은 상용 흑연 생산 대비 약 60%의 비용을 절감할 수 있는 것으로 나타났다. 연구진은 후속 연구를 통해 열처리와 산처리가 필요 없는 공정을 개발 중이다.

한 박사는 "흑연은 그간 국산화 논의에서 소외된 소재지만 국가 전략 광물로서의 중요성이 갈수록 부각되고 있다"며 "이번 기술은 국내 산업 부산물을 활용해 고부가가치 음극재를 확보함으로써 흑연 수급 안정성을 강화하고 자립 기반을 마련하는 중요한 전환점이 될 것"이라고 말했다.