흑연 설명 및 역할 2차 전지 리튬 이온 배터리 음극재 재료 관련주

흑연 이라는 글자를 보면 새카만 연필심이 생각이 납니다. 연필심의 재료가 흑연이니까요. 그런데 갑자기 흑연이 2차 전지의 재료라고 합니다. 그것도 음극재라는 뭔가 상당히 중요할 것 같은 단어를 내세워서요. 그래서 알아봅니다. 

 

 

흑연은 뭐지요?

흑연(黑鉛, graphite)은 탄소의 동소체 중 하나로, 다른 명칭으로는 석묵(石墨)이라고도 합니다. 천연에서 산출되기도 하고, 인공적으로 제조되기도 합니다. 흑연의 영어 이름인 "graphite"는 "graphos"(글)와 "lithos"(돌)에서 유래되었습니다.

흑연은 전기와 열을 잘 전달합니다. 그래서 음극재로 사용이되며, 우리가 흔히 알고 있는 연필심의 주재료이기도 합니다. 탄소로 만들어진 것 중에는 다이아몬드도 있습니다.

 

 

2차 전지 배터리에서 흑연의 역할

리튬 이온 배터리의 4가지 구성요소 중 하나인 음극재는 음극을 이루는 소재를 의미하며 양극의 반대편에서 양극에서 나온 리튬이온을 저장한 후 방출하면서 전류를 흐르게 합니다.

음극재의 선택은 배터리의 에너지 저장 용량, 성능 및 전반적인 효율을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다.

음극재는 천연흑연 음극재, 인조흑연 음극재, 금속계 음극활물질 등이 있으며, 전기차 배터리의 에너지밀도와 급속충전 속도를 결정짓는데 중요한 역할을 합니다.

 

 

음극재는 또 뭐지요?

음극 역시 양극처럼 음극 기재에 활물질이 입혀진 형태로 이루어져 있습니다.

양극에서 나온 리튬이온을 가역적으로 흡수/방출하면서 외부회로를 통해 전류를 흐르게 하는 역할을 수행합니다.

배터리가 충전상태일 때 리튬 이온은 양극이 아닌 음극에 존재하는데, 양극과 음극을 도선으로 이어주면(방전) 리튬 이온은 자연스럽게 전해액을 통해 다시 양극으로 이동하게 되고, 리튬이온과 분리된 전자(e-)는 도선을 따라 이동하면서 전기를 발생시킵니다.

 

음극은 구리 기재 위에 활물질, 도전재, 바인더가 입혀집니다.

음극에는 대부분 안정적인 구조를 지닌 흑연(Graphite)이 사용되며 흑연은 음극활물질이 지녀야 할 많은 조건들인 구조적 안정성, 낮은 전자 화학반응성, 리튬 이온을 많이 저장할 수 있는 조건, 가격 등을 갖춘 재료로 손꼽히고 있습니다.

 

2차 전지 음극재 재료의 종류

1. 천연 흑연
2. 인조 흑연
3. 실리콘 산화물 (SiOx)
4. 실리콘 카본 (Si-C)
5. 순수 실리콘 (Pure Si)
6. 실리콘 합금 (Silicon Alloy)

위의 내용을 보면, 음극재는 흑연과 실리콘이 주 재료인 것으로 보입니다.

 

 

음극재 중 음극 활물질 관련주

흑연 / 실리콘 계열로 나누어서 확인해 봐야 하겠네요.

 

흑연 관련주

상보

• 흑연 가공 업체
• 그래핀 제조 업체

 

크리스탈신소재

• 흑연을 원재료로 매입하고 있음
• 23년은 전체 매입 대비 1.6%, 22년은 1.64% 정도의 비중을 차지함
• 흑연 광산 인수 합병 검토 진행

 

태경비케이

• 석유 코크스 (petroleum cokes) 파우더 제조
• 코크스는 흑연의 재료

 

EG 

• 미래 먹거리 발굴 목적 국책사업 진행
• 국책과제명은 '비탄소계 리튬이온전지 음극소재 개발" 임
• 연구성과: 실리콘 입도제어를 통한 음극재방전용량 3,250mAh/g 달성 및 실리콘과 흑연의 복합화를 통한 방전용량 564mAh/g 달성 및 관련 특허 출원 실적 존재

원준

• 관계회사인 독일법인이 원천 기술을 보유하고 있는 장비를 통해 인조흑연 및 실리콘음극재 장비를 납품한 바 있음
• 독일법인의 기술을 국내 이전하여 원가 경쟁력 강화 예정

 

 

실리콘 관련주

다음 기회에 포스팅을 하겠습니다. 

 

 

 

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