[염블리와 함께배우기] 2차전지 Part6 : 음극을 책임지는 동박! (feat. 반도체 글래스 기판)

이번 영상은 2차전지에서 중요한 역할을 하는 동박에 대해 깊이 있는 설명을 제공합니다. 동박의 제작 과정과 그 활용에 대해 배울 수 있으며, 경량 고용량 배터리의 생산과 품질 관리에 대한 정보도 포함되어 있습니다. 전기차 산업의 성장과 함께 동박시장의 가능성을 강조함으로써, 이를 이해하는 것이 향후 투자 방향에 도움이 됩니다. 또한, 유리 기판의 혁신과 한국 기업들의 경쟁력을 다루어, 반도체 분야의 발전 비전도 공유합니다. 이 콘텐츠는 2차전지와 반도체 산업에 대한 종합적인 이해를 통해 미래 투자 전략을 세우는 데 귀중한 정보를 제공합니다.

[함께배우기] 40일차, 2차전지 Part6. 음극을 책임지는 동박!(feat.반도체 글래스 기판)

1. 동박의 역할과 제조 과정

동박은 음극의 필수 소재로, 양극은 알루미늄, 음극은 구리로 구성되어 있다.

동박은 음극재와 함께 결합되어 전자를 이동시키며, 열을 방출하는 등 여러 기능을 수행한다.

구리는 황산 용액에서 물레방아방식으로 얇게 펴며, 이를 통해 고품질의 동박이 생산된다.

1.1. 동박의 역할과 구조

동박은 음극의 주요 재료로, 음극재의 지지대 역할을 담당한다. 음극에는 구리로 만든 동박이 사용된다.

음극재는 음급 활물질, 도전제, 바인더(접착제)를 혼합하여 만들어지며, 이들이 동박위에 얇게 바른다.

양극은 알루미늄으로 만들어지고, 양극재가 양극위에 입혀지는 구조이며, 음극과 양극의 차이는 재료에서 비롯된다.

동박은 배터리 내에서 전자 이동 경로를 제공하고, 열을 외부로 방출하며 전자를 이동시키는 역할을 한다.

동박은 음극의 핵심 역할을 하며, 배터리의 기능을 수행하는 데 필수적이다.

1.2. 동박 제조 과정 설명

동박을 만드는 과정은 물레방아와 유사하게 드럼이 돌아가면서 이루어진다.

동박제조에 사용되는 드럼은 티타늄이나 스테인리스로 제작되며, 티타늄이 고품질 동박제조에 적합하다고 알려져 있다.

제조 과정에서 구리를 황산 용액에 넣고 드럼을 회전시키면 얇게 펴진 구리가 생성된다.

동박의 두께는 머리카락 굵기의 20분의 1로 매우 얇고, 길이는 최대 77km에 이를 수 있어야 품질이 좋다고 한다.

제조 후 동박은 장폭과 폭이 넓어야 하며, 이러한 특성이 제품의 품질을 높인다.

1.3. 동박의 중요성과 특성

동박은 경량 고용량 배터리생산을 위해 4 마이크로미터의 두께로 제작된다.

동박의 길이는 50km에서 최대 77km까지 만들어질 수 있다.

동박은 품질이 중요하며, 불량이 발생할 경우 품질이 저하된다.

동박의 표면은 기스가 없어야 하며, 팽팽하게 유지되어야 한다.

동박은 은박지와 유사한 특성을 지니며, 최대한 얇게 만들어져야 한다.

1.4. 동박의 역할과 중요성

동박은 음극을 구성하는 중요한 재료이며, 알루미늄 호일로 만들어진다.

동박위에 음극재를 입혀서 음극이 형성되며, 이 과정에서 검은색 응급실이 사용된다.

동박은 다양한 용도로 사용되며, 제조 과정과 용도에 대한 설명이 필요하다.

동박의 얇은 두께를 만드는 과정은 어려운 기술적인 도전이 있다.

전체적으로 동박은 배터리 성능에 중요한 역할을 한다.

2. 📈 동박 시장 현황과 성장 가능성

동박은 전체 배터리 원가의 약 6.4%를 차지하고 있으며, 배터리 1kWh당 0.6kg이 사용된다.

연간 신차 판매량이 8천만 대에 이를 경우, 필요한 동박의 양은 336만 톤에 달할 것으로 추정된다.

현재 동박시장 규모는 38만 톤에 불과하지만, 10배 성장할 여력이 있다.

2025년에는 동박필요량이 75만 톤으로 증가할 것으로 예상되고, 이는 동박시장의 무궁무진한 성장성을 시사한다.

동박은 2차전지에서의 중요한 소재로 시장 규모와 성장성이 높음에도 불구하고 주가는 변동성이 크다.

3. 📊 동박 산업의 현황과 전망

동박은 한국과 중국의 대결구도가 형성되어 있으며, 주로 대만도 관련 기업들이 존재한다.

2022년 기준으로 리치포인트 머티리얼즈가 최대 규모를 자랑하며, SK그룹이 투자한 왓슨이 다음으로 큰 기업으로 떠오르고 있다.

2025년에는 SKC가 25만 톤 규모로 1위, 이진머티리얼즈가 13만 톤, 솔루스첨단소재가 늘어날 것으로 예상되며, 한국의 동박생산량이 증가하고 있다.

동박의 주요 공급처는 LG에너지솔루션, SKC, 이진머티리얼즈, 솔루스 첨단소재로 알려져 있으며, 테슬라에도 솔루스첨단소재가 납품했다.

현재 유럽에서는 동박 증설이 진행되지 않고 있으며, 한국의 공장들이 더 유리한 위치에 있다. 시장은 앞으로 10배 성장할 가능성이 있다.

4. 📊 SKC의 실리콘 음극재 및 글래스 기판 기술

SKC는 실리콘 음극재를 생산하는 주요 기업으로, 흑연보다 에너지 용량이 10배 이상 높은 3600mAh를 자랑하고 충전 시간도 절반으로 단축할 수 있다.

실리콘 음극재의 혼합 비율을 15% 이상으로 증가시키면 엄청난 성능 발휘가 가능하고, 에너지 용량 또한 크게 증가할 것으로 예상된다.

SKC는 2차전지뿐만 아니라 반도체 사업도 진행 중이며, 글래스 기판을 개발하여 기존 기판의 복잡성을 줄이고 효율성을 높였다.

글래스기판은 MLCC(다층 세라믹 커패시터)를 내장할 수 있으며, 공정수를 14개에서 8개로 줄이면서 면적을 줄이는 효과가 있다.

글래스기판은 동일 면적에서 데이터 처리 규모가 8배 증가하며 전력 소모량이 50% 감소할 것으로 추정된다, 이는 데이터 센터 운영에 유리하다.

5. 📚 동박과 관련 기업들의 성장

동박에 대한 개념을 이해하고 있으며, 한국의 기업들이 잘 성장하고 있다는 점이 강조되었다.

솔루스와 일진머티리얼즈가 성공적으로 운영되고 있고, SKC는 대규모 투자를 통해 더욱 성장할 것으로 보인다.

동박 관련하여 여러 가지 정보를 배우는 과정에서 지식의 필요성을 느끼고, 공통의 학습 경험을 공유하고 있다는 점이 언급되었다.

공부를 통해 정확한 정보를 알 수 있으며, 기본적인 내용 학습이 투자에 도움이 될 것 같은 생각을 피력하였다.

이후 2차전지의 다른 주제에 대한 학습을 예고하며, 동박에 대한 학습을 마무리했다.