롯데에너지머티리얼즈, '전고체 배터리용' 차세대 동박 개발

롯데에너지머티리얼즈가 미래 먹거리인 차세대 동박 개발을 완료하며 동박업계 주도권 확보에 나선다.

롯데에너지머티리얼즈는 전고체용 니켈도금박 개발을 완료했다고 27일 밝혔다. 

니켈도금박은 전해동박 양면에 니켈을 도금한 차세대 소재로, 황화물계 전고체용 배터리의 전극 집전체로서 우수한 전기 전도성과 부식에 강한 것이 특징이다.

롯데에너지머티리얼즈가 개발한 고객맞춤형 니켈도금박은 니켈 두께와 동박의 강도를 고객사의 요구에 따라 다양하게 조절할 수 있다는 것이 장점이다. 

또한, 니켈 표면처리를 통해 활물질과의 접착력이 높고 화학반응으로 인한 부식과 변색없이 본래의 성질과 기능을 유지하는 고내식성도 보유하고 있다.

일반적으로 리튬이온 배터리에는 현재 수준의 동박을 사용할 수 있지만, 황화물계 전고체 배터리에는 황에 의해 동박이 부식되기 때문에 SUS(스테인리스), 니켈박, 니켈도금박 등이 필수적이다. 

하지만 SUS, 니켈박은 단가가 높아 원가격쟁력이 떨어지므로 기존 동박 양면에 도금하는 형태인 니켈도금박이 황화물계 고체전해질 배터리 소재로 주목받는 상황이다.

니켈도금박을 제조할 수 있는 역량을 가진 기업은 매우 제한적이며, 롯데에너지머티리얼즈는 니켈도금박 개발 초기부터 국내 배터리사와 협업을 통해 전고체 공정에 최적화되어 있어서 타사 대비 경쟁력을 확보한 상황이다. 특히, 황화물계 고체전해질의 진입장벽인 황에 의한 동박의 부식과 경제성 부분을 극복한 것이 주요 성과라고 할 수 있다.

롯데에너지머티리얼즈는 고객사의 공정 및 폼팩터에 맞춘 니켈도금박을 국내 주요 고객사들을 통해 샘플 평가를 진행하고 있다. 추가로 활물질과의 접착력을 확보하기 위해 다양한 형태의 니켈 표면처리 연구도 병행하고 있으며, 향후 수주 단계에 이르면 별도 시장과 소통한다는 계획이다.

한편, 롯데에너지머티리얼즈는 국내외 주요 고객사들로부터 전지용 복합기재 개발에 대한 문의가 들어오면서 해당 아이템에 대한 사업성 검토를 시작했다. 

이에 최근 중국의 복합동박 선도 업체를 비롯한 국내외 주요 기업들과 기술 미팅을 진행하며 고객사가 요구하는 수준과 시장 상황을 다각도로 분석하고 있다.

복합동박(Composite Copper Foil)은 PET, PP 등의 폴리머 필름 양면에 구리를 증착 및 도금하여 제조하는 방식이다. 기존 동박보다 구리 사용량을 줄여 원가경쟁력 확보와 무게를 줄일 수 있다는 장점이 있다. 

그러나 전기차에 들어가는 제품은 안정성과 고도의 기술력을 요하기 때문에 업계 진입장벽이 있는 게 사실이다.

이번 고객사 요청 배경에는 과거 폴리이미드(Polyimide) 기반의 복합동박 개발 이력뿐만 아니라 이차전지 기술변화에 따른 성능, 생산성, 안정성 등의 음극집전체 기술 대응력의 대한 경험이 중요했다. 

이차전지 적용 복합동박 제조에 대한 기술은 아직 완성된 기술이 아니며, 고객의 요구사항에 따라 기술의 완성도를 높여야 하는 숙제가 남아있다.

배터리 제조 공정은 매우 섬세하고 까다롭기 때문에 다양한 소재와 기재들을 고객사와 공급사가 충분히 협의하고 복잡한 테스트와 승인 과정을 거친 뒤에야 탑재될 수 있다.

특히, 복합동박의 경우 기존 동박을 대체하려면 PET나 PP가 추가되는 만큼 동박은 얇아지게 되므로 전기전도성이 높은 극박 기술과 강도와 연신까지 갖춰야 한다.

롯데에너지머티리얼즈는 전기차에 들어가는 전지박 외에도 TV, 컴퓨터, 스마트폰을 비롯한 전자제품 전반에 사용하는 핵심소재인 인쇄회로기판(PCB)과 연성 동박적층판(FCCL)을 생산하며 시장을 선도하고 있다. 

140℃ 수준의 높은 열을 견딜 수 있는 반도체 PKG용 PET 소재 등을 개발한 경험을 통해 전지용 복합동박의 대한 기술적 난이도와 허들을 고객사와 협업하여 극복해 나가겠다는 계획이다.

김연섭 롯데에너지머티리얼즈 대표이사는 “동박 산업은 업력뿐만 아니라 기술력, 자본력, 고객과의 바인딩 등 다양한 영역이 복합적으로 필요한 시장으로, 후발주자가 진입하기 쉽지 않다”라며 “당사는 국내 최초로 동박 국산화에 성공한 기업으로서 축적된 기술력으로 차세대 동박 시장 주도권을 확보하여 미래 먹거리 산업을 선점해 나가겠다”고 밝혔다.