건식 공정 개발 속도 내는 배터리사에 롯데에너지머티리얼즈 ‘방긋’

테슬라·국내 배터리 3사. 건식 공정 기술 개발·상용화

롯데에머 동박, ‘업계 유일’ 건식공정에 적합한 하이브리드 물성

“고객사 건식 공정 도입·정착 위해 적극 협업할 것”

롯데에너지머티리얼즈 동박 제품. ⓒ롯데에너지머티리얼즈

배터리 업계의 건식 전극 공정(건식 공정) 상용화 추진으로 롯데에너지머티리얼즈가 수혜를 입을 것으로 기대된다. 롯데에너지머티리얼즈는 업계에서 유일하게 건식 공정에 적합한 고온 고강도, 고연신 하이브리드 물성을 지닌 동박 경쟁력으로 시장 공략을 강화할 방침이다.

30일 업계에 따르면 테슬라와 국내 배터리 3사(LG에너지솔루션·삼성SDI·SK온) 등 글로벌 배터리 업체들은 ‘건식 공정’ 기술 개발에 뛰어들고 있다,

테슬라는 4680 배터리에 건식 공정을 적용해 현재 제한적으로 성공한 상태다. 국내에서도 LG에너지솔루션이 2028년 상용화를 목표로 올해 4분기 충북 오창 에너지플랜트에 파일럿 라인을 구축할 계획이다. 삼성SDI는 최근 충남 천안에 국내 최초 건식 공정 파일럿 라인 ‘드라이 EV’를 구축하고 시험 생산을 시작했다. SK온도 미국 배터리 제조·장비업체 사쿠와 공동 개발할 예정이다.

건식 공정이 뭐길래

습식 전극 공정과 건식 전극 공정의 차이. LG에너지솔루션 홈페이지 캡처

전극 공정은 양극과 음극을 만드는 과정으로, 배터리 제조 공정 중 가장 먼저 진행돼 배터리 제조 과정의 핵심 단계 중 하나다. 전극 공정은 믹싱 공정→코팅 공정→롤 프레싱 공정→슬리팅·노칭 공정 순으로 진행된다. 현재 대부분의 배터리 업체들은 전극 공정을 습식 방식으로 진행한다.

최근 테슬라와 국내 배터리사들은 기존 습식 공정을 대체할 건식 공정 도입을 추진하고 있다. 건식 공정은 믹싱 공정과 코팅 공정에서 건식 제조 방식을 활용하는 공정으로 가격 경쟁력과 배터리 성능 향상 모두 잡을 수 있어 ‘게임 체인저’로 꼽히고 있다.

건식 공정은 기존 습식공정과 다르게 활물질 코팅 후 건조 공정이 없어서 원가절감 효과가 높고 건조 과정이 없어 생산 속도와 효율을 높일 수 있다. 건식공정은 습식공정 대비 원가를 15% 절감할 수 있으며 에너지소비량도 47% 낮출 수 있다. 또한 전극은 두껍고 밀도가 높을수록 에너지 밀도가 높아지는데 건식 공정은 기존 습식 공정보다 전극을 두껍게 만들기 용이하다.

롯데에너지머티리얼즈 동박이 건식공정에 유리한 이유는?

롯데에너지머티리얼즈 동박과 범용 제품 비교표. 롯데에너지머티리얼즈 홈페이지 캡처

건식 공정은 총 3가지 타입이 있는데 모두 ‘캘린더링’이 필요하다. 캘린더링은 재료를 일정한 두께와 표면 특성으로 가공하기 위해 열과 압력을 동시에 가하는 공정을 말한다.

캘린더링은 배터리 성능을 향상시키기 위해 중요한 공정 중 하나로, 특히 건식 공정에서 동박과 같은 재료의 물리적 특성을 최적화하는 데 필수적이다. 이때 캘린더링을 하기 위해서 동박은 고압, 기재 변형 방지, 고인장강도, 고연신율, 고온 안정성과 같은 특성이 요구된다.

이 때문에 건식 공정 도입 시 업계에서 유일하게 이런 특성을 만족시키는 롯데에너지머티리얼즈의 동박이 주목받을 것으로 전망된다. 롯데에너지머티리얼즈는 초극박에 고온 고강도, 고연신을 동시에 만족하는 하이브리드 동박 제품을 개발 및 양산하고 있다. 이런 특성으로 롯데에너지머티리얼즈의 동박은 열간 캘린더링 시 무지부(활물질이 코팅되지 않은 전극의 빈공간) 주름·끊어짐에 강하다.

롯데에너지머티리얼즈 동박과 범용 제품 비교표. 롯데에너지머티리얼즈 홈페이지 캡처

구체적으로 회사는 자사 제품에 대해 “180℃ 1시간 후에도 95% 이상 강도를 유지하고 6㎛ 기준 연신율이 5% 이상 갖췄으며 고온 열처리 후 높은 강도 유지, 높은 연신율, 경쟁사 대비 150% 이상 연신율을 확보했다”고 설명했다.

현재 롯데에너지머티리얼즈는 인장강도, 연신율 외 일반 전지박과 다르게 표면에 미세 요철을 형성하여 활물질과의 접착력을 향상시키는 방향으로 개발하고 있다.

롯데에너지머티리얼즈 관계자는 “고객사별 건식 공정은 유사할 것으로 판단되지만 개발 초기 다수의 고객사와 협업이 필요할 것”이라며 “고객사의 건식공정 도입과 정착을 빠르게 하기 위해서 적극 협업해 나가겠다”고 말했다.