2차전지 바인더의 역할과 국내 바인더 업체(한솔케미칼, 금호석유화학)
여러 역할을 하는 바인더 리튬이온 배터리에서 바인더는 여러 기능을 합니다. 바인더는 배터리 구성 요소 중 하나로 배터리 제조 시 사용되는 각 원재료들을 잘 결속하고 집전체알박, 동박에 고르게 도포되는 것을 돕는 물질입니다. 리튬이온 배터리의 충방전을 위한 양음극 활물질과 이런 주제의 성능 향상에 도움을 주는 각종 도전재가 용매를 통해 믹싱 될 때, 바인더가 이런 물질의 결속력을 유지시킵니다. 증점제라고도 부르는데 이는 달라붙는 성질, 접착력을 강화하는 물질이기 때문입니다.
바인더는 유계 바인더와 수계 바인더로 나뉩니다. 유계 바인더는 회수, 수거 되어야 하고 환경 준수를 위한 추가 비용이 발생합니다. 반면 수계 바인더는 비용 및 환경 관점에서 선호되는 바인더입니다.
양극과 음극 바인더
바인더는 결합되는 물질활물질도전재에 따라 필수적인 기능, 특징이 조금 달라집니다. 양극 소재로 사용되는 니켈, 코발트, 망간NCM이 음극재 소재 대비흑연, Si 충방 전에 따른 부피 팽창 정도가 크기 않습니다. 그러니까 양극 바인더는 일반적인 점착 기능만 요구됩니다. 반면, 음극의 경우 양극으로부터 이동한 리튬이온을 가능한 많이 저장한 뒤 다시 방전 시 내보내야 하기 때문에 부피 변화가 크 물질이 주로 사용됩니다.
가장 많이 사용되는 흑연의 경우 충방전에 따른 부피 팽창률이 약 10입니다. 최근 배터리 완성 세 제조 업체들이 적용하고 있는 Si 실리콘계 음극재의 경우 최대 400까지 부피가 팽창하게 됩니다. 이런 점 실리콘계 음극재의 실리콘 함량이 아직 5% 수준에 그치고 있습니다.
배터리의 고용량화와 바인더의 중요성
환경 인식이 높아짐에 따라 자동차 산업에서는 전동화를 통한 전기자동차 보급 및 리튬이온 배터리의 고용량화 실현을 위한 노력이 한창입니다. 이런 이유로 이전 흑연보다. 이론과목 크기가 큰 실리콘계 음극재 활용이 되고 있습니다. 하지만, 실리콘계 음극재는 충전 시 부피가 팽창하는 사안을 가지고 있습니다. 즉, 충방전과 함께 부피의 팽창, 수축이 일어납니다. 다시 말해 실리콘계 음극재 사용의 단점은 충방전으로 인한 부피팽창 수축이 반복되는 과정에서의 활물질과 집전체 간 분리 현상이 발생해야만 되는 점입니다.
그러니까 코팅막 강도가 뛰어난 바인더를 선정하여 활물질 팽창수축에도 접착력을 유지하여 리튬이온 배터리의 성능을 이어서하는 것이 중요합니다.
국내음극재 바인더 업체한솔케미컬, 금호석유화학
여태까지 음극재 바인더로 일본의 JSR, 제온과 같은 일본 기업의 제품에 의존해 왔어요.