[더테크 이승수 기자]  2035년 리튬이차전지 실리콘 음극재 시장이 지난해보다 10배이상 10조원 규모로 성장한다는 전망이 나왔다.

21일 SNE리서치가 최근 발간한 ‘2025 리튬이온전지 Si-Anode 기술현황 및 전망’ 리포트에 따르면, 리튬이차전지 음극재 시장에서 실리콘 음극재 시장이 차지하는 비중이 2030년 4%, 2035년 6% 수준까지 증가할 전망이다. 실리콘 음극재 사용량은 2030년 16.4만톤, 2035년 29.5만톤 수준까지 늘어날 것으로 보고 있다.

지난해 실리콘 음극재 시장은 약 2.6만여톤으로 전체 음극재 시장 196.8만톤의 1.3% 정도를 차지하는데 그치고 있다. 최근 전기차/ESS 시장이 저가 전기차, 배터리 경쟁이 치열해지며 LFP양극재가 강세를 보이는 가운데, 음극 소재도 저가 흑연이 강세를 보여 실리콘 음극재의 사용은 다소 주춤하였다.

향후 전기차 주행거리를 획기적으로 늘리고 급속충전 성능을 향상시키고자 하는 완성차 및 배터리 업체와 중국스마트폰용 뿐 아니라 항공용, 특수용 신규 어플리케이션에 적용을 하고자 하는 업체의 수요와 맞물리면서 향후 실리콘 음극재 시장이 본격 확대될 전망이다. 또한 이차전지 흑연의 중국의존도가 높은 상황에서 탈중국 이슈 및 전통 실리콘 업체와 리사이클업체 및 신규 스타트업들 역시 신사업으로 실리콘 음극재 시장에 활발히 진출하고 있다.

실리콘계 음극재 업체들은 중국 BTR을 비롯, 중국의 샨샨, 일본의 신에츠가 시장을 차지하고 있다. SK·LG·포스코·롯데 등 배터리업계 국내 주요 업체들은 실리콘 음극재 소재를 개발하고 조만간 양산을 본격화한다. 그 밖에 중국 업체 및 유럽과 미국의 스타트업 업체들도 증가하여 120여개 이상으로 늘어났으며, 기존 흑연 음극재 Big3 강자인 중국 BTR, ShanShan, Zichen 등도 실리콘계 음극재 개발 및 양산을 본격화하고 있다.

실리콘 음극재는 기존 흑연 음극재 대비 배터리 에너지밀도를 4~10배 높일 수 있고, 충전시간을 대폭 단축시킬 수 있다. 실리콘 특유의 부풀어 오르는 성질을 잘 통제하고, 단가를 낮출 수 있다면, 이차전지의 성능을 한 단계 더 업그레이드시킬 수 있는 소재가 될 것으로 기대를 모으는 중이다.

현재는 실리콘 소재 스웰링 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 개발적용을 발표한 퓨어실리콘(실리콘 100%)을 개발하는 방향으로 연구를 진행할 것으로 예상하고 있다.

기존 흑연 음극재보다 에너지 밀도가 높아 전기차의 주행 거리 증가 및 충전 시간 단축에 기여할 수 있는 차세대 기술로 주목받고 실리콘 산화물 (SiOx) 및 실리콘-탄소 복합체 (Si-C) 형태의 실리콘 음극재 개발이 최근 활발히 진행되고 있다.

음극재 내 실리콘 함량을 높여 에너지 밀도를 더욱 향상시키는 기술 개발이 진행 중이며, 실리콘의 팽창 문제를 해결하기 위한 연구가 진행 중이며, 무기물 기반 분리막이나 새로운 구조 설계 등을 통해 개선하려는 시도가 활발하다.