아사히 카세이(Asahi Kasei Corp.)가 실리콘계 음극을 사용하는 고전압 리튬이온 배터리(LIB)를 위한 새로운 프리도핑 기술을 개발했다고 8월 20일 밝혔다. 이 기술은 탄산리튬을 더 낮은 전압에서 추가 리튬 공급원으로 활용해 실리콘 고함량 셀에서 첫 충·방전 사이클 중 발생하는 비가역적 용량 손실을 줄이는 방식이다. 아사히 카세이는 전 세계 고객과 협력해 개념 검증(PoC) 평가를 통해 실제 적용 가능성을 모색할 계획이라고 설명했다.
왜 새로운 프리도핑 기술인가
전기차(EV)와 휴머노이드 로봇 보급이 확대되면서 리튬이온 배터리에는 더 높은 에너지밀도가 요구되고 있다. 이에 따라 음극의 흑연 일부를 실리콘계 소재로 대체하고 양극재 작동 전압을 높이는 개발이 이어져 왔다. 그러나 실리콘계 음극은 초기 충전 과정에서 상당한 비가역적 용량 손실이 발생해 배터리 수명과 전체 에너지밀도를 제한하는 문제가 있었고, 이를 보완하려면 더 많은 양극 활물질이 필요해 소재 사용량과 비용이 늘어났다. 아사히 카세이는 비교적 저렴하고 사용 실적이 축적된 탄산리튬에 주목했지만, 탄산리튬의 분해 전압이 리튬이온 배터리의 공칭 작동 전압 범위를 크게 웃돌아 프리도핑 용도로 활용하기 어려웠다고 밝혔다.
어떻게 작동하나
아사히 카세이가 개발한 기술은 전해액에 특수 첨가제를 사용해 일반 리튬이온 배터리 셀의 통상 전압에서 탄산리튬 분해를 촉진하는 방식이다. 이를 통해 탄산리튬을 희생형 리튬 공급원으로 양극에 미리 첨가할 수 있으며, 초기 충전 과정에서 탄산리튬이 분해되면서 리튬을 공급한다. 음극 조성이 흑연 90%와 SiO 10%인 NMC(니켈·망간·코발트) 셀을 대상으로 한 내부 시험에서는 에너지밀도가 10% 증가한 것으로 나타났다. 회사 측은 이 기술이 Wh(와트시)당 낮은 비용으로 사이클 수명을 개선하고, 기존 배터리 제조라인을 크게 변경하지 않고도 적용할 수 있으며, 다양한 양극·음극 소재 시스템에 폭넓게 적용할 수 있을 것으로 기대된다고 설명했다.
상용화 계획
아사히 카세이는 이 기술을 라이선스 방식으로 제공하고 고객의 개발 단계에 맞춰 단계적으로 적용할 수 있는 협업 체계를 제공할 방침이다. 이는 아사히 카세이 중기 경영계획(MTP)에 포함된 기술 가치 사업 창출(TBC) 이니셔티브의 일환으로, 특허·노하우·데이터·알고리즘 등 무형자산을 라이선싱 형태로 제공해 가치를 창출하는 전략이다. 회사는 이러한 라이선스 기반 사업 개발을 통해 2025~2027 회계연도 동안 최소 10건의 신규 라이선스 계약을 체결하고, 2030년경까지 누적 이익 기여액 100억 엔 이상을 달성하는 것을 목표로 한다고 밝혔다.
아사히 카세이는 1922년 암모니아와 셀룰로오스 섬유 사업으로 출발한 다각화된 글로벌 기업으로, 전 세계 약 5만 명의 임직원을 두고 헬스케어, 홈즈, 머티리얼 3개 사업 부문에서 사업을 전개하고 있다.
출처 : Asahi Kasei Corp. 보도자료(뉴스와이어)
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