정책브리핑 // 이차전지의 미래, 리튬소재에 달렸다 // 특허청 특허심사1국 정밀화학심사과장 반용병

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이차전지의 미래, 리튬소재에 달렸다

• 일시 및 장소:2016-05-27 11:00, 특허청
• 발 표 자:특허심사1국 정밀화학심사과장 반용병
• 엠 바 고:2016년 05년 30일 조간이후 배포

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   안녕하십니까? 특허청 정밀화학심사과장 반용병입니다. 

   오늘은 이차전지에 사용되는 리튬소재의 특허동향에 대해 말씀드리겠습니다. 

   휴대폰, 태블릿 등 소형 IT 기기분야와 자동차 분야에서 공통적으로 이슈가 되는 기술이 있습니다. 바로 이차전지입니다. 

   최근 글로벌 자동차업체 테슬라가 2018년도까지 연간 50만 대의 전기차를 생산하겠다는 계획을 발표하면서 고용량·고에너지 밀도의 이차전지 개발에 많은 관심을 보이고 있습니다. 

   리튬이차전지는 충전과 방전이 반복 가능하여 기존의 납축전지 및 니켈전지보다 우수합니다. 이를 구성하는 핵심 부품소재는 양극활물질, 음극활물질, 분리막, 전해액으로 구분할 수 있는데, 4대 소재 중 원가 비중이 가장 높은 것이 양극활물질이고, 실제 이차전지의 최종성능에도 매우 큰 영향을 주기 때문에 관련 기술개발이 중요합니다. 

   리튬이차전지의 양극활물질 제조(합성)에 관련된 특허출원건수는 1997년부터 총 216건에 달하며, 2008년 이후부터 서서히 증가하여 2014년도에는 45건으로 나타났습니다. 

   양극활물질을 금속염의 구성성분(결정구조)에 따라 살펴보면, 층상 구조의 LCO계, NCM계, NCA계, 스피넬 구조의 LMO계, 올리빈 구조의 LFP계, 기타 리튬계로 구분할 수 있습니다. 

   LCO계, 즉 리튬코발트산화물계는 상업화 초기부터 광범위하게 사용되어 왔으나, 주 합성재료인 코발트(Co)가 고가이고 매장량이 한정되어 있기 때문에 신규개발은 정체되어 출원건수는 미약합니다. 

   하지만 상대적으로 가격과 안전성이 우수한 NCM계는 전기차 시장 확대와 함께 그 대체재료로 개발되어 증가하고 있습니다. 또한 LFP계는 올리빈 구조의 화학적 특성 때문에 과열·과충전 상황에서도 안전성이 뛰어나고, 수명특성도 우수하여 2010년 이후부터는 가장 주목받고 있는 소재입니다. 

   국가별로는 한국과 일본이 주를 이루고 있으며, 기업별로는 LG화학, 삼성SDI 등 삼성계열, 스미토모, 미쓰이 순으로 분석되었습니다. 

   기존 소재의 국산화가 시작되면서 2010년부터는 전체 출원건수에서도 일본을 넘어섰습니다. 

   일본은 아직까지도 NCM계에 치중하고 있는 반면에, 한국은 고용량, 저가격, 대형화를 만족시킬 수 있는 최적의 소재인 LFP계와 NCM계 모두 관심을 가지고 출원하고 있으며, 양극활물질을 제조하는 소재기업과 전지업체의 수요기업이 함께 개발하는 등 자체기술 확보와 공동협력을 통해 시장변화에 대비하고 있는 것으로 파악됩니다. 

   기존 모바일 IT 중심에서 전기차·에너지저장장치용 이차전지 등 중대형 중심으로 시장이 확대되고 있어, 새롭고 우수한 특성을 가진 양극 소재의 원천특허 확보가 필요합니다. 

   특히 더 싸고 오래가며 안전한 이차전지를 개발하기 위해서는 4대 소재 중 양극활물질 리튬이 가장 핵심이므로, 향후 수요-공급기업 간의 협력을 긴밀하게 유지하면서 일본기업과 경쟁할 수 있는 튼튼한 기초소재기술을 지속적으로 확보해나가야 할 것입니다. 

   감사합니다. 

<끝>