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전기차 배터리 소재 분야에서 뜻밖의 소재로 전기차 배터리의 성능을 업그레이드하고 비용을 절감할 수 있는 돌파구를 찾고 있는 것이다.
이 발명은 모든 나무의 약 30%를 구성하는 유기 고분자인 리그닌이라는 물질에 초점을 맞춘다.
연구진들은 리그닌을 경질탄소로 전환함으로써 배터리 기술의 "혁명"으로 설명하는 저비용의 매우 효율적인 양극을 만들 수 있었다.
스토라엔소와 제휴한 리그노드(Lignode)의 로리 레토넨(Lauri Lehtonen) 사장은 영국일간지 인디펜던트(The Independent)에 “우리는 비용면에서 매우 경쟁력이 있을 것이지만 가장 흥미로운 것은 성능이다. 높은 충전율 측면에서 경질 탄소는 흑연이 할 수 없는 수준으로 당신을 데려갈 수 있다. 흑연 한계는 약 40~50분이며 매우 비싼 실리콘과 혼합하여 20분만에 도달할 수 있다. 리그닌 기반 양극은 8분의 충전 시간에 도달할 수 있다”고 밝혔다.
화석 기반 흑연은 현재 스마트폰에서 카메라, 전기 자동차, 드론에 이르기까지 거의 모든 제품에 사용되는 모든 리튬 이온 배터리에 사용되는 주된 양극 재료이다. 이는 고용량 충전의 한계와 채굴 및 생산 과정에서 발생하는 환경 피해에도 불구하고 그렇다.
대조적으로, 리그닌 양극의 성장 및 생산은 탄소 음성이다. 또한, 리그닌 양극의 비정질 구조 덕분에 이온이 모든 방향에서 들어갈 수 있으며 결정질 흑연보다 빠르고 쉽게 이동할 수 있다. 이것은 더 빠른 충전 및 방전 속도를 허용한다. 스토라엔소는 이 기술을 대규모로 상용화할 계획이다.
제지 산업이 축소됨에 따라 회사는 이제 화석 기반 재료를 대체할 수 있는 지속 가능한 제품 개발에 중점을 두고 있다.
리그닌은 셀룰로스 다음으로 세계에서 두 번째로 풍부한 생물자원이며, 잠재적인 전 세계 공급량은 약 5000만 톤이다. 이 전 세계 공급량의 2%만이 현재 산업에 사용되고 나머지는 에너지를 위해 소각된다.
지난달 초 한국의 연구원들이 발표한 연구에서는 리그닌 기반 재료가 바인더, 분리막, 전해질 및 음극과 같은 이차 전지의 다른 구성 요소에도 어떻게 적용될 수 있는지 자세히 설명했다.
이 연구의 저자는 “새로운 전략과 응용 프로그램이 개발됨에 따라 보다 환경 친화적이고 저렴한 리그닌 기반 재료가 우리 삶에 긍정적인 영향을 미치고 새로운 패러다임을 만들 것”이라고 썼다.
스토라엔소는 지난달 노르웨이 에너지 저장 회사와 의향서(Letter of Intent)를 체결했으며 현재 첫 공장을 열 계획이며 2025년까지 상업적 규모로 양극을 생산하는 것을 목표로 하고 있다. 스토라엔소가 성공하면 나무에서 추출한 핵심 성분으로 만든 최초의 산업용 배터리가 된다.
김세업 글로벌이코노믹 기자
