CNT 도전재는 2차 전지 양극재, 음극재 모두에 들어갈 수 있는 소재입니다. 각각 첨가제로써의 다른 역할을 하게 됩니다. 전기차와 관련된 2차 전지는 주행거리(배터리 용량, 효율), 팽창과 같은 이슈들이 있습니다. 이런 이슈들을 해결할 수 있는 하나의 방법이 CNT도전재의 첨가가 될 수 있습니다. 그렇기 때문에 첨가제 시장을 더 주목해야 할 것입니다.
CNT도전재란?
CNT란 탄소나노튜브의 줄임말입니다. CNT도전재는 2차 전지 첨가물이라고 말씀드렸습니다. 첨가물이란 약간 넣어서 성능을 향상해줄 수 있는 물질들입니다. CNT 도 전재는 양극재 에서의 역할과 음극재 에서의 역할이 다르고 양쪽 모두에서 사용됩니다.
*도전재란?
양극, 음극 내 전자이동을 촉진시키는 역할을 하는 물질.
전극 내 소량만 사용되지만 2차 전지 성능을 향상하는데 중요한 역할을 하는 소재.
주로 사용되는 도전재는 카본블랙
CNT도전재는 카본블랙보다 2차전지에 더 적합한 소재로 평가받습니다. 이유는 CNT도전재의 특성 때문입니다.
- CNT는 전기전도율이 구리와 비슷하다.
- 열전도율이 높다. (다이아몬드와 비슷, 다이아몬드는 자연계에서 가장 높은 열 전도율을 가지고 있다.)
- 철강보다 100배 강한 강도를 가지고 있다.
양극재 에서의 CNT도전재
양극재에서의 CNT도전재는 도전재의 사용량을 줄여줍니다. 전자 이동도가 높기 때문입니다. 수치적으로 보면 카본 블랙에 비해서 1/5만큼만 넣으면 됩니다. 이렇게 적은양의 소재가 들어가면 남는 공간에는 더 많은 양극 활물질을 투입할 수 있게 됩니다. 결과적으로 도전재의 사용량이 줄어들게 되면 같은 부피내에서 더 높은 배터리 성능, 효율을 가질 수 있게 됩니다. 전기차에 들어가는 배터리 사이즈는 정해져 있습니다. 더 키울 수 없기 때문에 같은 공간을 어떻게 활용하느냐가 중요합니다. 이런 점에서 CNT도전재의 활용은 당연한 것으로 생각됩니다.
음극재에서의 CNT도전재
음극 재용 CNT도전재는 실리콘 첨가재와 연관이 있습니다. 실리콘 음극활물질을 넣으면 에너지 밀도향상, 충전시간 단축이라는 장점이 있습니다. 그러나 배터리 팽창이 더 쉽게 생길 수 있습니다. 이런 단점을 음극용 CNT 도전재가 막아줄 수 있는 방법이 됩니다. 미세한 부피 팽창이 자주 일어나게 되면 배터리 수명이 짧아질 수 있습니다. 따라서 부피팽창을 막아주는 음극용 CNT도전재는 배터리 수명을 길게 해 주는 역할을 한다고 볼 수도 있습니다.
파우치형 배터리의 경우에는 원통형 배터리와 다르게 내부 압력을 잡아주는 외부 케이스가 없습니다. 따라서 부피 팽창에 더 예민합니다. 음극 재용 CNT도전재가 팽창문제 해결에 효과적임 첨가제 이기 때문에 파우치형 배터리에 사용될 가능성은 더 높아지고 있습니다.
음극재용 CNT도전재는 기술적으로 어려운 기술입니다. 유일하게 상용화에 성공한 기업은 나노 신소재만 있습니다.
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