케이지에이, LFPㆍ나트륨ㆍ전고체 등 적용 가능 핵심 기술 2종 개발 성공...‘전극 공정 전환 게임체인저’

▲신규 개발 활물질 코팅 소재 및 특수코팅 LFP 양극재 (사진제공 = 케이지에이)

케이지에이는 리튬ㆍ인산ㆍ철(LFP) 양극 활물질의 수계공정 도입을 가능케 하는 핵심 기술 2종 개발에 성공했다.

업계의 오랜 난제로 꼽혀온 양극재의 수계공정 적용 문제를 근본적으로 해결했다는 점에서, 이번 성과는 전극 공정 전환의 ‘게임체인저’로 작용할 전망이다.

3일 케이지에이에 따르면 이번에 개발한 신기술 2종은 활물질 코팅 소재의 제조 기술과 이를 활용한 수계 양극공정 적용 기술로 구성된다. 두 기술은 기존 LFP 양극재에 수계공정을 도입하는 데 필요한 핵심 요소로, 이차전지 전문기업 ‘쉐메카’와 공동으로 개발했다.

전극 제조 시, 양극 및 음극 활물질의 접착 및 결착력을 확보하기 위해 바인더가 사용되며 용매에 따라 유기계(비수계)전극과 수계전극으로 구분된다. 일반적으로 음극 활물질에는 수계, 양극 활물질에는 유기계 바인더가 적용된다.

대표적 양극재용 용매인 NMP는 가격이 높을 뿐 아니라 환경 유해성이 커 전지 단가 상승과 친환경성 저하의 주요 원인으로 지적됐다. 이차전지 업계에서는 양극재에도 수계공정을 적용하려는 다양한 시도가 이어졌으나, 성능 저하와 수명 단축, 고속 충방전 특성 악화 등의 문제로 상용화에 한계가 있었다.

케이지에이는 자체 개발한 활물질 코팅 소재를 기존 LFP 양극재에 특수 코팅 방식으로 적용, 수계공정에서도 기존 유기계 공정과 동등한 성능을 확보하는 데 성공했다. 실제 테스트 결과, 수계공정으로 제조한 전극은 △초기 용량 △싸이클 수명 △고속 충·방전 특성 등 모든 항목에서 성능 저하 없이 안정적인 결과를 나타냈다.

케이지에이는 이번 신기술을 LFP 외에도 △삼원계(NCM) △전고체전지(ASSB) △소듐이온전지(나트륨 배터리) △건식 전극(Dry Electrode) 등 다양한 차세대 전극 분야에 확장 적용할 계획이다. 양산 공정 단계별 맞춤형 장비 개발도 병행하고 있다. 향후에는 직접 소재 공급뿐 아니라 고객 요청 시 전극 파운드리(위탁생산) 사업까지 진출하겠다는 방침이다.

김옥태 케이지에이 대표이사는 “이번 성과는 고성능·저비용·친환경이라는 세 가지 요소를 모두 충족시키는 혁신적인 이차전지 소재 기술로, 회사의 장비 기술과 결합해 소재-장비 통합 솔루션을 제공할 수 있는 기반이 될 것”이라며 “차세대 이차전지 시장에서 기술 선도 기업으로의 입지를 더욱 공고히 하겠다”고 말했다.