▲ 이차전지 음극활물질 수요 전망(자료:SNE리서치)

차세대 리튬이차전지(LIB) 음극 소재로 주목받는 실리콘 음극재가 전기차 주행거리 확대의 영향으로 시장 수요가 급성장 할 것이라는 전망이 나왔다.

전기차용 이차전지 사장조사업체 SNE리서치가 발간한 ‘리튬이차전지 음극재 기술동향 및 시장전망’ 보고서에 따르면, 2019년 현재 전체 음극재 시장 수요 비중에서 약 3%를 차지하는 실리콘 음극재는 오는 2025년까지 연평균 70% 성장해 전체의 11%를 차지할 것으로 나타났다.

실리콘 음극재는 실리콘을 음극활물질로 사용하는 것을 말하며 기존 흑연계 음극재보다 에너지밀도가 약 4배 높아 전기차 주행거리 확대 추세에 힘입어 수요가 늘어날 전망이다. 2019년 기준 전체 음극활물질 수요량은 약 19만톤으로 2025년에는 약 136만톤으로 늘어나 연평균 39% 성장할 것으로 예측됐다.

음극활물질 중 가장 높은 비중을 차지하는 인조흑연은 2019년 53%에서 2025년 60%로 다소 증가할 전망이다. 두번째로 많이 사용되는 천연흑연은 43%에서 28%로 다소 감소할 것으로 예측됐다.

실리콘 음극재의 수요 확대를 위해선 부피팽창이 발생해 조직이 빠르게 파괴되는 단점을 해결해야 한다. 이는 LIB의 충방전 수명 감소를 불러일으키기 때문이다. 이에 업계는 실리콘을 나노 단위로 쪼개어 산화물 또는 합금, 탄소 등으로 감싸 실리콘의 팽창을 물리적으로 막는 연구를 진행 중이다. 그 결과 현재 업계는 원통형과 같은 소형전지에 3~5% 가량을 사용 중이다.

현재 실리콘 음극활물질을 양산하는 대표적인 업체로는 일본의 신에츠, 한국의 대주전자재료가 있다.

2018년 음극활물질 출하량은 일본의 히타치가 4만3,297톤을 출하하며 시장점유율 14%로 1위를 기록했다. 중국의 BTR은 4만3,120톤을 출하해 2위를 기록했다. 이어 중국의 샨샨(ShanShan), 쯔천(Zichen), 푸타이라이(Putailai)가 각각 3만3,907톤, 3만1,920톤, 2만 9,286톤을 출하하며 뒤를 이었다. 한국의 포스코케미칼(옛 포스코켐텍)은 출하량 1만5,915톤으로 시장점유율 5%를 차지하며 8위를 차지했다.

SNE리서치 관계자는 “높은 에너지밀도를 바탕으로 충분한 전기차 주행거리를 확보하려는 현 시점에서 실리콘 음극재의 전지 내 사용 비중은 점차 높아질 것”이라며 “이런 움직임에 대비하여 기존 흑연계 음극재를 생산하는 업체들도 실리콘 음극재에 관심을 가지고 있다”고 말했다.