배터리의 근원을 찾아서 – 세라믹(ceramic) 편

최근 전기차 배터리 분리막의 핵심 소재로도 응용되며 주목받고 있는 소재가 있습니다. 바로, ‘세라믹(Ceramic)’인데요. 활용 영역을 더욱 넓혀가고 있는 세라믹의 유래와 특징, 활용 분야에 대해 자세히 알아보겠습니다.

세라믹(Ceramic)의 어원

세라믹(ceramic)의 어원은 고대 그리스어 커라미코스(κεραμικός)에서 유래한 것으로 ‘불에 흙을 구워 만든 물건’을 뜻하며, 세라믹스로 불리기도 합니다. 선사시대에 점토를 구워 만든 조각이나 도자기류는 세라믹 제품의 시초라고 할 수 있는데요. 흙에서부터 우리의 생활양식까지, 세라믹은 가장 오랫동안 인류가 사용해온 소재 중 하나이기도 합니다.

세라믹의 특징

세라믹은 금속원소와 산소, 질소, 탄소 등이 결합해 열이 가해진 비금속 고체입니다. 세라믹은 특히 이온의 결합성이 중요한데요. 물질을 구성하는 이온의 전하량과 양이온(금속), 음이온(비금속)의 크기에 따라 다양한 결정구조를 가지고 있죠. 이러한 세라믹은 단단하고 온도 변화에도 안정적인 특징이 있습니다. 또한, 강한 산이나 염기성의 조건에서 부식을 막을 수 있습니다.

세라믹의 활용

세라믹은 우리에게 친숙한 도자기나 시멘트, 유리, 타일뿐 아니라, 첨단 과학 분야에서도 응용되고 있습니다. 특히 연구를 통해 발전시킨 ‘파인(fine) 세라믹스’는 불에 잘 타지 않는 등 기존의 세라믹스 보다 우수한 기계적, 화학적, 전기적, 내열 특성을 가지고 있는데요. 이러한 장점으로 전자 부품, 인공 치아와 인공 뼈, 항공 우주용 단열재 등 다양한 분야에 파인 세라믹스가 쓰이고 있습니다.

안전성 강화 분리막(SRS®)

배터리 제조 분야에서도 세라믹 소재가 활용되고 있습니다. 배터리의 안정성에 관여하는 ‘분리막’ 표면에 세라믹 입자와 고분자 바인더를 코팅해 내구성과 내열성을 더욱 높일 수 있는데요. 이는 LG에너지솔루션의 ‘안정성 강화 분리막(SRS®)’ 기술을 적용한 것입니다. 기존 분리막은 100도 이상의 온도에서 내구도가 떨어지지만, SRS® 은 200도의 고온에서도 버틸 수 있죠. 이런 특징 덕분에, 높은 에너지 밀도와 출력을 가진 하이니켈 배터리에 적용했을 때에도 안전성을 유지할 수 있습니다.

우리 일상에 밀접한 소재부터, 첨단 과학 분야와 배터리 제조 기술에 이르기까지. 오랜 시간 다양한 분야에서 유용하게 사용되어 온 세라믹의 특장점을 알아보았습니다. 특히, LG에너지솔루션의 SRS® 기술을 통해 배터리의 안전성을 높이려는 전문가들의 노력을 엿볼 수 있었는데요. 앞으로도 여러 산업 분야에서 각광받을 세라믹을 기억해 주세요!