▲ LIB 실리콘 음극재 시장 전망(자료:SNE리서치)

리튬이차전지(LIB) 주행거리와 충전속도를 크게 개선할 수 있는 실리콘 음극재가 본격적인 양산에 따른 생산성 개선으로 인해 2035년까지 연평균 39% 급성장 할 것이라는 전망이 나왔다.

SNE리서치에 따르면 LIB 음극재 시장은 ’23년 6억달러(9천억원)에서 ’35년 66억달러(8.8조원)로 연평균 39% 성장할 것으로 예측됐다. 물량 기준으로는 ’23년 1만톤에서 2035년 28.5만톤으로 전망됐다. 이로 인해 실리콘 음극재가 전체 음극재 시장에서 차지하는 비중은 ’23년 1%에서 ’35년 10%로 급증할 전망이다.

실리콘 음극재는 기존 흑연 음극재 대비 배터리 에너지밀도를 4~10배 높일 수 있고, 충전시간을 대폭 단축시킬 수 있어 차세대 음극재로 각광받고 있다. 

최근 전기차·ESS 시장에서 저가 전기차가 잇따라 등장하며 배터리 가격 경쟁이 치열해지면서 음극재도 저가 흑연이 강세를 보임에 따라 실리콘 음극재 사용은 다소 주춤한 상태다.

하지만 향후 전기차 주행거리를 획기적으로 늘리고 급속충전 성능을 향상시키고자 하는 완성차 업체의 요구로 인해 올해부터 실리콘 음극재가 본격 양산되면서 치열한 경쟁이 예고되고 있다.

업계에 따르면 SK, LG, 포스코, 롯데 등 배터리 관련 주요 소재기업들은 실리콘 음극재를 개발하고 조만간 양산에 나선다. 이밖에 관련 중국 및 유럽·미국 등 스타트업 업체들도 70여개 이상으로 늘어났으며, 기존 흑연 음극재 Big3로 불리는 중국 BTR, ShanShan, Zichen(Putailai) 등도 실리콘계 음극재 개발 및 양산을 준비하고 있다.   

실리콘계 음극재는 수요 확대와 생산성 개선이 기대되며 큰 폭의 가격 개선이 기대된다. 글로벌 음극재 가격(Mid-end)은 ’20년에 천연흑연이 6.4달러/kg, 인조흑연이 8달러/kg를 기록하고 실리콘계 음극재는 70달러/kg 수준에 달했다. ’23년 기준 천연흑연은 5.8달러/kg, 인조흑연은 4.8달러/kg를 기록하고 실리콘계 음극재 SiOx는 50~60달러/kg 수준으로 떨어지고 있다. 향후에는 지속적인 가격 하락으로 ’30년 기준 27달러/kg 수준까지 떨어질 것으로 전망되고 있다.

기술 측면에서는 실리콘 특유의 부풀어 오르는 성질을 잘 통제하고, 단가를 낮추는 것이 관건이다. 현재는 실리콘 소재 스웰링(Swelling) 특성 상 흑연에 5~10% 정도 소량의 실리콘 소재를 첨가하는 방식이 주로 적용되고 있으나, 이러한 단점을 보완해 중장기적으로는 실리콘 재료를 10%이상 확대하고 궁극적으로는 테슬라에서도 개발 적용을 발표한 퓨어실리콘(실리콘 100%)을 개발하는 방향으로 연구가 진행될 것으로 예상되고 있다.

▲ 음극재 타입별 가격 현황 및 전망