일반기술

리튬 이차전지용 탄소음극재

역사적으로 납(Lead-acid)축전지, 니카드(Ni-Cd) 전지, 니켈수소(Ni-MH) 전지는 소형 2차 전지로서 많이 사용되어져 왔다. 휴대용, 무선전자 제품들의 개발이 증가하고 있는 현재의 추세로 볼 때, 이들 제품들의 소형화 및 경량화를 위해 에너지 밀도가 높은 2차 전지의 필요성이 크게 대두되고 있다. 또한, 환경 보전에 대한 관심이 높아짐에 따라 환경 친화적인 제품에 대한 관심도 높아지고 있다.리튬 이온 2차 전지는 이와 같은 요구를 충족시킬 수 있는 강력한 후보이다. 리튬 이온 2차 전지는 에너지 밀도가 높고, 작동 전압이 높을 뿐 아니라 우수한 보존 및 수명 특성을 보이는 등의 많은 장점을 지니고 있다. 따라서 리튬 이온 2차 전지는 3C로 불리우는 개인용 컴퓨터(Personal Computer), 캠코더(Camcorder), 휴대용 전화기(Cellular phone) 외에도 휴대용 CD player나 PDA와 같은 개인용 무선 전자제품에도 폭넓게 적용되고 있다.리튬 이온 전지는 두 전극(양극과 음극)과 리튬 이온을 두전극간에 가역적으로 전달할 수 있는 물질로 구성된다. 전지는 rocking chair principle 이라고 불리우는 원리에 의해 작동되는데 rocking chair principle이란 전지를 충전 및 방전함에 따라 리튬 이온이 양극과 음극 사이를 교대로 드나드는 ("rock" back and forth) 것을 이야기한다. 이러한 원리는 리튬 금속 2차 전지의 작동 원리와는 근본적으로 다르며 충방전을 함에 따라 양극과 음극 물질의 변화가 없기 때문에 안전하다.이에 본 기술을 통하여 제조된 탄소음극재는 방전용량 350㎃h/g, 초기 충방전 효율 90%의 특성을 지니고 있으며, 탄소음극재의 원료는 국내에서 생산되는 저렴한 흑연분말을 이용하고, 이를 비교적 간단한 처리공정에 의해 제조할 수 있어서 충분한 가격경쟁력이 있다. 현재 실험실적인 기초단계를 거쳐 Pilot Plant 설비를 이용한 시제품 생산 단계를 준비 중에 있다최근 핸드폰, 노트북 PC, 캠코드 등 이동형 소형기기의 전원으로 각광을 받고 있는 리튬이온 2차 전지는 세계적으로 수요가 급증하고 있으며, 국내에서도 LG화학, 삼성전관 등 4-5개업체에서 상업화 생산을 시작하였거나 준비 중에 있다. 그 핵심소재인 탄소음극재의 국내수요도 2000년에 85억원, 2003년경에는 200억원 이상 될 것으로 예상된다. 그러나 탄소음극재는 전량 일본으로부터 수입에 의존하고 있으므로, 국산화 개발이 절실히 요구되고 있다.본 기술의 활용분야에는 여러 가지가 있으나, 대표적으로 다음을 들 수 있겠다.첫째, 리튬이온 2차전지(LIB)용 탄소음극재둘째, 리튬폴리머 2차전지(LPB)용 탄소음극재