[단독] 테슬라, 차세대 배터리 '실리콘 음극재' 채택?…美 특허

미국 특허청에 특허 출원
배터리 저장용량 증가·리튬이온 손실 최소화

 

[더구루=오소영 기자] 미국 테슬라가 이달 배터리 데이를 앞둔 가운데 차세대 음극재 기술에 관한 연구가 주목을 받고 있다. 실리콘 음극재를 사용해 저장용량을 획기적으로 늘린 배터리를 선보일 것으로 예상된다.

 

18일 업계에 따르면 테슬라는 지난 4월 30일 미국 특허청(USPTO)에 배터리 음극재 기술에 관한 특허를 받았다. 이 특허는 작년 10월 24일에 출원됐다. '전극용 활물질과 그 제조 방법'이라는 제목으로 해당 특허는 사전 리튬화 기술에 관한 것이다.

 

사전 리튬화는 실리콘 기반 음극재의 리튬이온 손실을 최소화하고자 고안된 기술이다. 그동안 배터리 용량과 수명을 좌우하는 음극 소재에는 흑연이 주로 쓰였다. 하지만 고용량 배터리 수요가 증가하면서 흑연보다 4배 이상 저장 능력이 높은 실리콘이 주목을 받고 있다.

 

관건은 리튬이온 손실 현상을 얼마나 막을 수 있느냐다. 실리콘 음극재를 사용하면 리튬이온의 20% 이상이 화학 반응으로 손실된다.

 

사전 리튬화는 이 같은 단점을 해소할 기술로 꼽힌다. 배터리 조립 전 음극에 리튬을 삽입, 첫 충전 시 손실된 리튬을 보충해준다.

 

배터리 업계는 실리콘 음극재 활용을 위해 사전 리튬화 기술에 관한 활발한 연구를 진행하지만 있으나 아직 상용화에 성공하지 못했다. 리튬 분말을 써 비용이 만만치 않고 화재 위험이 높아서다.

 

테슬라는 리튬·니켈·구리 산화물(LNCO)을 사전 리튬화 재료로 사용하도록 했다. 테스트 결과 LCNO 사전 리튬화 재료를 추가하면 그램당 배터리 용량이 4mAh 늘어난다는 게 회사 측의 설명이다. 리튬 이온 손실도 최소화할 수 있다.

 

업계에서는 테슬라가 해당 특허를 배터리에 적용할지 여부에 주목하고 있다. 배터리 데이가 다가오며 테슬라가 선보일 배터리에 대한 정보는 속속 유출되고 있다.

 

테슬라는 중국 CATL과 공동으로 개발한 100만 마일(약 160만㎞) 수명의 배터리를 선보일 것으로 보인다. 신형 배터리는 이르면 올해 말 중국 상해 공장에서 만든 모델3에 탑재된다.

 

 

 







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