무수수산화리튬

수산화리튬 이미지. 사진=LG에너지솔루션

무수수산화리튬은 하이니켈 양극재에 쓰이는 수산화리튬 속 수분 함량을 0에 가깝게 만들어 놓은 것을 말한다. 수분이 포함된 수산화리튬보다 부피가 작고 리튬 투입량을 늘릴 수 있어 생산성 향상, 비용 절감 효과가 있다고 알려져 있다.

한국에서는 ㈜강원에너지가 2022년 무수수산화리튬 생산에 성공했다. 2023년 3월3일엔 마이크로미터 단위의 입도 분포, 함수율 0.02% 이하의 건조도를 갖춘 무수수산화리튬 초도품을 생산했다.

개요

무수수산화리튬은 ㈜강원에너지이 국내 최초로 자체 개발한 소성공정을 통해 유수수산화리튬을 화학적으로 완벽히 컨버전시킨 제품이다. 이후, 이를 분쇄설비 통해 3~20 미크론 사이즈로 가공 후 균일한 사이즈 및 자성 이물을 제거하는 분급·탈철 공정을 거쳐 자동으로 진공 포장돼 고객에게 공급된다.

무수수산화리튬은 유수수산화리튬 대비 양극활물질 생산량을 2배로 늘리는 등 생산성 향상과 전력소비 및 운영비 절감 효과가 큰 장점이 있다

수산화리튬은 니켈과 합성이 용이하고 에너지 밀도가 높아 주행가능거리 500㎞ 이상인 전기차에 사용되는 고용량 배터리인 NCM(니켈·코발트·망간), NCA(니켈·코발트·알루미늄) 등 하이니켈 배터리에 적용되고 있다. 오는 2030년에는 2020년 대비 관련 수요가 10배 이상 늘어날 것으로 전망될 정도다.

수산화리튬의 경우, 현재의 리튬 채굴 및 제련기술이 폭증하는 수요를 따라가기에 역부족이라 향후 가격이 점진적으로 우상향 할 것으로 전망된다.

한국은 양극재 생산에 필요한 전구체와 리튬(수산화리튬)의 대부분이 중국에 의존하고 있는 것이 현실이다. 이러한 상황속에 ㈜강원에너지은 자체 개발한 소성·분쇄·분급·탈철·포장 공정을 통해 소재 투입부터 포장까지 소재의 대기접촉을 완전 차단, 무수수산화리튬을 생산하는 유일한 공장을 보유해 이목을끌고 있다.

무수수산화리튬은 리튬 수분함량을 줄여 부피를 축소할 수 있는 것이 장점이다. 회사는 자체개발한 공정을 통해 공기와 접촉 시 발생할 수 있는 탄산리튬 함유량을 타사 대비 20% 이상 감소시켰고 생산성도 30% 이상 향상시켰다. 또한 각각의 설비를 모듈화해 해외 증설에 용이하고, 첨가제 등 이차전지 소재 전환에 용이하게 적용되도록 설계됐다.

수산화리튬

수산화리튬은 화학식이 LiOH인 리튬의 수산화물이다. 흰색 고체이다. 물에 녹는다.

무수물은 무색 정방정계의 결정이며 비중 1.43, 녹는점 445℃ , 끓는점 약 925℃ 이다. 1수화물(LiOH·HO)은 무색 단사정계 결정으로 비중 1.83이다. 강한 염기이고 공기 속에서 이산화탄소를 흡수한다. 흡습성은 수산화나트륨이나 수산화칼륨보다 작다. 물 100g에 대한 용해도는 12.7g(0℃), 17.5g(100℃)이며 에틸알코올에는 잘 녹지 않는다. 수용액속에서 탄산리튬과 수산화칼슘, 또는 황산리튬과 수산화바륨의 복분해에 의해 1수화물을 만들고 이것을 오산화이인(PO)이 들어 있는 진공 데시케이터 속에서 탈수하든가 수소기류 속에서 가열하여 무수물을 만든다.

이산화탄소 흡수제, 리튬베이스그리스, 리튬비누 및 리튬화합물 제조의 원료, 사진현상약 등으로 사용된다.

은 전기차에서 주행거리를 300km이상으로 가능케 하는 배터리의 핵심 원료이다. 리튬이온 배터리의 리튬은 크게 탄산리튬과 수산화리튬으로 구분된다. 탄산리튬은 주로 단거리 주행에 사용되는 소형 전기차용 배터리를 포함해 스마트폰, 노트북, 전동공구용 등 에너지 용량과 밀도가 상대적으로 낮은 배터리 제작에 사용된다. 수산화리튬은 탄산리튬보다는 에너지밀도와 용량이 높은 배터리 제작에 사용된다. 주로 장거리 주행거리를 필요로 하는 전기차 양극재에 들어가는 리튬이다.

수산화리튬은 니켈 함량을 높인 '하이니켈' 양극재와 합성이 용이한 것으로 알려졌다. 하이니켈 양극재는 고용량 전기차 배터리 제작에 사용된다. 니켈은 높은 온도에서는 리튬과 합성이 잘 되지 않는데, 이런 이유에서 탄산리튬보다 녹는 온도가 낮은 수산화리튬이 니켈과의 합성이 용이한 것으로 알려져 있다.

전기차 배터리 1GWh(기가와트시)를 생산하는데 수산화리튬은 700톤이 필요하다. 수산화리튬 5만톤이면 배터리 70GWh 이상을 생산할 수 있다.

참고자료

• 홍순빈 기자, 〈한달 만에 315% 오른 주가…'무수수산화리튬'이 뭐길래〉, 《머니투데이》, 2023-03-29
• 박기훈 기자, 〈강원에너지, '국내 최초' 자체 생산 무수수산화리튬 고객사 테스트 통과 '쾌거'〉, 《프라임경제》, 2023-03-10
• 프라임경제, 〈<단독> 강원에너지, 삼성SDI 뚫었다…무수수산화리튬 양산 '코앞'〉, 《뉴스픽》, 2023-03-21
• sms1208, 〈수산화리튬〉, 《해시넷위키》, 2021-07-20

같이 보기

• 양극재
• 수산화리튬
• 하이니켈
• ㈜강원에너지
• 리튬

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