이엔플러스, 2차전지 CNT 양산 특허…‘양극 도전제, 배터리 경량화’

[아이뉴스24 고종민 기자] 이엔플러스가 2차전지 소재 사업 육성에 집중하고 있는 가운데 배향성·균일성이 향상된 고품질 탄소나노튜브(CNT)를 대량으로 생산할 수 있는 핵심 특허를 확보했다. 이엔플러스의 2차전지 사업경쟁력이 한 단계 업그레이드될 전망이다.

이엔플러스는 전날 공시를 통해 전남대학교산학협력단으로부터 ‘탄소나노튜브 번들 합성용 촉매의 제조 방법·이를 이용한 탄소나노튜브 번들의 제조 방법’ 특허권을 취득했다고 21일 밝혔다.

이엔플러스 관계자는 “관련 공정기술을 기반으로 분산성 및 전도성이 우수한 도전재 등 ‘차세대 2차전지용 소재’ 개발에 나설 방침”이라며 “확보한 이번 특허는 물성이 우수한 CNT 집합체(번들)를 제조하기 위한 고품질 촉매 제조 기술로 평균입경 10㎛(마이크로미터) 이하의 ‘초소형 촉매 입자’ 생산에 핵심적인 공정 특허”라고 말했다.

이어 “CNT는 구리·다이아몬드와 전기·열 전도율이 동일하며 철강의 100배에 달하는 강도를 지니고 있다”며 “배터리를 포함해 반도체·디스플레이 분야에서 차세대 소재로 주목받고 있다”고 설명했다.

CNT는 배터리 핵심 소재인 양극재 내에서 도전재로 사용할 경우 리튬이온의 전도도를 높여 충·방전 효율을 증대시킨다.

지금까지 개발된 CNT 합성 방법은 ▲레이저 증착법 ▲전기 방전법 ▲플라즈마화학기상 증착법 ▲열화학기상 증착법 ▲촉매화학기상 증착법 등이 있다.

이엔플러스가 채택한 촉매화학기상 증착법은 타 방법 대비 상대적으로 낮은 가격에서 대량으로 고품질 CNT를 합성할 수 있다는 장점이 있다.

다만, 촉매의 크기·형태에 따라 CNT 합성 시 집합체의 불균질 또는 응집이 발생할 수 있다는 점이 단점으로 평가받아왔다. 집합체가 불균질할 경우 고분자·금속 등 복합소재에서 CNT의 분산성이 떨어질 수 있으며, 이는 최종 제품의 물성 저하 요인으로 작용한다. 이엔플러스는 이이가튼 단점을 극복하기 위한 기술개발에 집중해왔으며, 전남대학교산학협력단으로부터 합성된 집합체의 분산성을 높여 집합체 간 응집이 적은 우수한 품질의 CNT 집합체를 제조할 수 있는 공정기술을 확보하는데 성공한 것이다.

회사 관계자는 “CNT는 양극 도전재로 사용할 경우 기존 카본블랙 소재보다 전기전도도가 높기 때문에 사용량을 30%가량 줄일 수 있다”며 “줄인 도전재 무게만큼 양극재를 더 넣을 수 있어 배터리 용량과 수명을 증가시키는 효과는 기대되며, 동일한 성능을 내는데 필요한 생산 단가도 낮출 수 있다”고 강조했다.

그러면서 “CNT는 차세대 배터리로 각광받는 리튬황배터리와 전고체 배터리 도전재 소재로 채택 가능성이 높다”며 “배터리 소재뿐 아니라 반도체 공정용 트레이, 전도성 도료, 도로 결빙 방지용 발열체 등 적용분야가 광범위해 고품질 CNT 대량 생산 능력 확보가 매우 중요하다”라고 덧붙였다.