그래핀 활용한 전기차 배터리 상용화 스타트업 라이텐

그래핀 활용한 전기차 배터리 상용화 스타트업 라이텐

라이텐은 물리적 성질이 우수한 그래핀을 활용하여 전기차 배터리를 상용화 단계까지 끌어올린 스타트업입니다. 전기전도성과 전자이동속도, 물리적 강도 및 열전도성 등 다양한 방면에서 물리적 성질이 매우 우수한 그래핀은 생산의 복잡성과 비용문제로 대량 생산에 많은 어려움이 있었습니다. 특히 배터리와 같은 복잡한 제품에 활용하는 것은 더 어렵지만 라이텐은 3D 그래핀을 만들어 전기차 배터리에 적용하여 상용화 할 수 있는 단계까지 이르렀습니다.

 

목차

그래핀이란?

3D 그래핀으로 차세대 전기차 배터리 개발

 

그래핀이란?

세계적으로 지속 가능성에 대한 관심이 증가함에 따라 친환경 차세대 첨단 소재 개발에 대한 관심도 커지고 있습니다. 그 중 그래핀(Graphene)은 가장 주목받는 물질입니다. 그래핀은 흑연(Graphite)에서 생성되기 때문에 이름이 붙여졌습니다.

그래핀은 2004년에 발견된 물질로, 탄소 원자로만 구성된 탄소 동소체입니다. 탄소 원자들이 육각형 모양으로 이어져 2차원 평면 구조를 형성하고 있습니다.

그래핀은 물리적 성질이 매우 우수합니니다. 전기 전도성에서 구리보다 100배 이상 우수하며, 전자 이동 속도에서 실리콘보다 100배 이상 빠릅니다. 그래핀은 강도면에서 강철보다 200배 강하며, 열 전도성도 다이아몬드보다 2배 이상 높습니다. 또한, 그래핀은 구부리거나 늘이더라도 전기적 성질을 그대로 유지할 수 있는 탄성을 가지고 있습니다.

그래피의 응용 가능성은 매우 다양하지만 고품질 그래핀 생산의 복잡성과 비용 때문에 대량 생산에는 아직 어려움이 있습니다. 화학기계적 방법, 전기화학적 산화-환원법 등 기존에 생산되는 공정을 획기적으로 개선해야 합니다.

 

 

 

3D 그래핀으로 차세대 전기차 배터리 개발

 

2D 그래핀과 3D 그래핀의 차이 / 라이텐 홈페이지

 

미국 캘리포니아의 스타트업 라이텐은 2억 달러를 조달하여 그래핀을 사용한 차세대 배터리 생산 등 다양한 분야로 확장할 계획입니다. 라이텐의 주요 기술은 그래핀의 3D화입니다. 기존의 2D 그래핀은 실제로 대량의 흑연 덩어리에 불과합니다. 기존 그래핀은 자전거 프레임이나 스포츠 장비를 만들 수 있지만, 차세대 배터리 제조에 필요한 그래핀과는 많이 다릅니다.

라이텐의 연구팀에 따르면, 2D 형태의 그래핀을 나노 단위로 구부러서 3D 형태로 만들면 그래핀의 뛰어난 물리적 특성을 다른 물질에 주입할 수 있습니다. 또한, 강도, 경도, 전도성 등을 조정하여 특정 응용 분야에 최적화할 수도 있습니다. 이러한 3D 그래핀을 사용하면 기존의 리튬 이온 배터리보다 가볍고, 충전이 빠르며, 에너지 효율도 높은 배터리를 생산할 수 있습니다.

실제로 다국적 자동차 제조기업인 스텔란티스는 2023년 5월에 라이텐에 투자를 발표하고, 3D 그래핀을 사용한 리튬-황 배터리 기술 지원을 약속했습니다. 정확한 투자 규모는 공개되지 않았습니다.

리튬-황 배터리는 기존의 리튬 이온 배터리와는 달리 환경 오염을 유발하는 광물인 코발트, 니켈, 망간을 포함하지 않습니다. 친환경적인 장점이 있지만, 충전 가능한 횟수가 기존 리튬 이온 배터리의 절반도 되지 않아서 상용화에 어려움을 겪었습니다.

라이텐은 3D 그래핀 기술을 사용하여 이러한 문제를 개선하였습니다. 라이텐의 리튬-황 배터리는 니켈, 코발트, 망간을 사용하지 않아 동급의 다른 배터리에 비해 탄소 감축을 60%나 할 수 있습니다. 또한, 원료를 북미 및 유럽 지역에서 조달할 수 있어 공급망 안정성도 확보할 수 있습니다.

라이텐은 2023년 말까지 상업용 배터리 생산을 완료하고, 2024년 초부터 시장 공급에 참여하여 본격적인 수익을 창출할 계획입니다.