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㈜에프아이씨신소재
㈜에프아이씨신소재(FIC Advanced Materials, Inc.)는 사물배터리(BoT; Battery of Things) 시대를 이끌어나갈 고성능 · 대용량 · 고속 충전 배터리의 핵심 소재인 실리콘 음극재를 공급하는 2차전지 배터리 소재 전문 기업이다. 2020년에 2월 1일에 설립되었고 대표이사는 유성운이다. 본사는 경상북도 포항시 남구 오천읍 광명산 단로 24번길 23에 있고 서울시 서초구 서운로 20, 6층에 서울사무소가 있다. 대표적인 기술로 고순도 실리콘 대량생산, 실리콘 나노화 기술을 보유하고 있으며 실리콘 증착·코팅 및 특수 바인더 기술 등이 있다. FIC신소재는 실리콘 나노화, 증착 및 코팅 등 실리코계 음극재의 부피팽창 최소화 기술을 확보함으로써 실리콘의 저장성과 흑연의 안정성을 모두 갖춘 고성능 실리콘 음극재를 상용화 하고 나아가 전세계 2차 전지 시장에 새로운 이정표를 제시하고 있다. ㈜에프아이씨신소재는 2차전지 음극재의 마지막 기술이라고 불리는 '구상조립흑연'을 개발 및 양산에 성공했다.
개요
㈜에프아이씨신소재는 관계사와 협업으로 시너지를 강화하여 3사의 상호 보완적 기술 및 장점을 기반으로 동반 성장과 효율화를 달성하여 배터리 시장에서의 주도권을 확보해 나갈 계획이다. FIC신소재 음극재는 오래 날아다니는 드론, 보조배터리가 필요 없는 휴대폰, 한번 충전으로 1,000km 이상 갈 수 있는 전기자동차, 배터리 교체가 필요 없는 청소기 등에 사용된다.
㈜에프아이씨신소재 관계사
- 인동첨단소재㈜ : 독보적인 탄소 미세 분말 기술을 기반으로 방열 소재, 흑연 음극 소재를 개발·제조·판매하는 탄소 소재 전문 기업이다. 2017년 4월 27일에 설립되었고 본사는 경기도 오산시 가장산업서로 54에 있고 대표이사는 유성운이다. 인동첨단소재㈜의 주요품목으로 복합 그라파이트 방열 시트/고방열 및 EMI 차단 일체형 방열 베이스 시트/고방열 테이프, 고방열 패드/이차전지 흑연 음극재 소재 등이 있다.
- ㈜유로셀 : 안전성/장수명 ESS 용 배터리 및 고출력/고용량 전기차용(EV) 차세대 배터리 생산 기업이다. 2018년 7월 26일에 설립되었고 회사는 경기도 오산시 가장산업서로 54(가장동)에 있고 대표이사는 유성운이다. ㈜유로셀의 제품으로 슈퍼커패시터, 리튬이온전지, 유로셀 전지 등이 있다.
- 인동첨단소재㈜에서 그라파이트를 생산하여 ㈜에프아이씨신소재에 납품하고 ㈜에프아이씨신소재에서 실리콘 음극재를 생산하여 ㈜유로셀에 납품한 후 ㈜유로셀에서 고출력/고용량 배터리를 생산한다. 3개사가 협력하여 배터리 개발 생산을 위한 원천 소재부터 완제품까지 수직 계열화를 이루고 있다.
제품 특징
음극재는 리튬이온 전지의 4대 핵심요소 중 하나로 배터리 저장 용량과 작동 전압을 결정한다. 음극 소재로 가장 많이 사용되는 흑연은 소재의 특성상 부피당 용량이 적어, 흑연계 음극재는 이미 용량 적 한계(약 370mAh/g)에 도달하여 이를 극복하기 위한 차세대 음극 소재가 요구되고 있는 실정이다.
㈜에프아이씨신소재는 일반 구상흑연보다 용량∙출력∙사이클 특성이 우수한 구상조립흑연을 사용하여 흑연 자체 특성을 개선했으며, 여기에 실리콘을 첨가하여 배터리 용량은 획기적으로 늘면서, 반복적인 충/방전에도 구조적 안정성을 유지하는 실리콘 음극재를 개발하고 국내 최초로 양산화에 성공했다.
- 실리콘 나노화 기술 : 실리콘 13% 합성 음극재 개발 완료 및 대량 양산 가능(100nm수준).
- 증착/코팅 기술 : 실리콘 체적 방지 기술로 배터리 용량 향상.
- 구상 복합 조립기술 : 빠른 충/방전 후에도 우수한 효율 유지하여 최고 품질과 생산성 획득.
- 낮은 원가율 : 태양광 폐 패널/ 폐 그라파이트를 재활용하는 독보적인 기술.
- 수직 계열화 : 소재(인동첨단소재㈜) – 완제품(㈜유로셀) 제조에 이르는 배터리 산업 가치 사슬 완성.
음극재 기술
실리콘 음극재는 기존 흑연계 음극재보다 에너지 밀도가 10배 높아 배터리 고용량화에 필수적인 소재로 꼽힌다. 특히 전기차의 주행거리를 획기적으로 향상하고 충전 시간을 단축할 수 있어 전기차 대중화의 핵심 소재로 부각되고 있다.
㈜에프아이씨신소재와 인동첨단소재㈜가 이차전지 음극재의 마지막 기술이라고 불리는 '구상조립흑연'을 개발 및 양산에 성공했다고 2021년 7월 5일에 밝혔다. ㈜에프아이씨신소재에서는 수년간 개발 및 파이로트(Pilot) 생산용 장비 테스트를 진행하면서 축적된 기술을 적용해 구상조립기술을 완성했으며, 인동첨단소재는 3년간의 연구 개발을 통해 흑연을 1um 단위로 분쇄할 수 있는 공정을 개발하고, 현재는 포항에 양산 장비 구축을 진행하고 있다. ㈜에프아이씨신소재와 인동첨단소재㈜는 자연에서 채굴된 천연흑연을 이차전지 음극재로 만드는 과정에서 다량의 염산, 황산, 불산 등을 사용해 환경을 오염시키는 기존 흑연 음극재 공정을 개선해 화약 약품을 사용하지 않는 방식으로 미세흑연 입자를 재조립하는 공정을 적용했다.[1]
기존 실리콘은 충전 및 방전 과정에서 약 400%의 부피팽창으로 인해 수명이 매우 짧은 단점으로 상용소재로 사용할 수 없었고 이런 부피팽창 문제를 해결하기 위해서는 실리콘 입자 크기가 100nm 이하로 작아져야 하지만 생산단가가 매우 비싸거나 기계적으로 분쇄하는 방식으로 입자 크기를 줄이는 방법으로는 300nm가 한계였다.
차세대 실리콘 음극재 기술은 3개의 회사가 협력하여 대량생산 시스템을 구축했다. 인동첨단소재㈜는 그래파이트를 기존 10 ㎛에서 1㎛로 분쇄하고, ㈜에프아이씨신소재는 자체 개발한 장비를 사용해 마이크로 크기의 실리콘 입자를 10~100nm까지 나노 단위로 분쇄하여, 흑연 음극재와 복합화 후 비정질 카본으로 코팅하는 방식으로 흑연-실리콘 복합 음극재를 생산하였다. ㈜에프아이씨신소재에서 개발한 흑연-실리콘 복합 음극재는 실리콘 첨가량에 따라 약 450~800mAh/g의 용량 구현이 가능하고, ㈜유로셀은 실리콘 3% 이상 첨가된 흑연-실리콘 복합 음극재를 고용량 양극재인 NCA와 조합해 파우치 타입의 전지를 제작한 후 군사용 드론 테스트를 진행했다. 그 결과, 기존 배터리를 장착하여 비행한 시간 대비 약 155% 증가한 비행시간을 기록했다. 구상 조립흑연의 경우 기존 흑연 대비 리튬이온의 이동 거리를 줄여 고출력 충전 및 방전이 가능하므로 향후 전기차용 배터리에 적용할 경우 6분 이내의 급속 충전을 가능하게 해줄 수 있는 차세대 고출력 음극 소재라고 할 수 있다.[2]
각주
- ↑ 심재민 기자, 〈인동첨단소재㈜-㈜FIC신소재 ‘구상조립흑연’ 개발 성공… 이차전지 고출력 가능해〉, 《시선뉴스》, 2020-07-06
- ↑ 홍기준 기자, 〈유로셀-FIC신소재-인동첨단소재 와 제27회 ICUS 학술대회서 구상조립 흑연 발표〉, 《더퍼스트미디어》, 2021-05-18
참고자료
- ㈜에프아이씨신소재 공식 홈페이지 – http://ficmaterials.com
- 인동첨단소재㈜ 공식 홈페이지 – http://indongam.com/
- ㈜유로셀 공식 홈페이지 – http://www.eurocell.co.kr
- 심재민 기자, 〈인동첨단소재㈜-㈜FIC신소재 ‘구상조립흑연’ 개발 성공… 이차전지 고출력 가능해〉, 《시선뉴스》, 2020-07-06
- 김동호 기자, 〈인동첨단소재, 유로셀 유럽 합작법인과 함께 K-배터리 중동 진출〉, 《서울경제》, 2020-08-23
- 홍기준 기자, 〈유로셀-FIC신소재-인동첨단소재 와 제27회 ICUS 학술대회서 구상조립 흑연 발표〉, 《더퍼스트미디어》, 2021-05-18
- 정훈상 기자, 〈FIC신소재-유로셀-인동첨단소재 3사, 영국 국영 배터리 기관 UKBIC 초청 '세계 최고 용량 배터리 호평'〉, 《마켓뉴스》, 2021-04-21
같이 보기
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