포스코그룹은 신사업에 필요한 핵심기술을 연구개발하기 위해 2022년 1월 미래기술연구원을 신설하여, 산하에 벤처 관련 조직과 더불어 AI, 이차전지소재, 수소저탄소연구소를 구성하고 있다.
미래기술연구원은 포스코그룹의 새로운 50년을 이끌어 가는 세계 최고 수준의 연구소를 목표로 하고 있으며 이번 발표에서는 원료부터 리사이클까지의 Full Value Chain을 가지고 있는 포스코 그룹의 이차전지소재 연구 활동을 소개하고자 한다.
포스코는 이차전지 소재 산업의 지속 가능성을 위해 경제적, 환경적 요구를 모두 충족하는 수산화리튬 생산 공정을 개발하였다. 이는 기존 공정과 포스코의
BPED (Bipolar membrane electrodialysis) 기술을 결합한 공정으로, 화학물질 사용량과 폐기물 발생을 줄이는 데 기여할 수 있다.
이와 함께 비전통 리튬 자원에 대해 고흡착성능 구현 가능한 DLE 기술 또한 연구 개발 중이다.
포스코는 폐배터리로부터도 원료를 추출하기 위해 새로운 건식 방법을 개발하고 있다. 본 연구의 주요 목적은 리튬 이온 배터리에서 유가금속을 추출하는 과정에서 발생하는 부산물과 CO2 가스 배출을 줄이는 것이며, 새로 개발된 Pos-PyCycle 실험 결과는 높은 수준의 효과를 입증하여 유망한 가능성을 보여준다. 더불어 건식리사이클과 리튬/니켈 정제기술 결합을 통해 리튬/니켈/코발트 회수를 극대화하고 있다.
포스코는 EV 시장 대응을 위해 양극재 포트폴리오를 프리미엄 및 범용으로 세분화하여 High-Ni(>Ni 90%) 장수명, 고안전성 단입자 및 Mn-rich LMR을 병렬로 개발 중이다. 지속 가능한 원료, 높은 안정성, 낮은 가격화가 동시에 달성 가능한 고망간계 양극재는 향후 EV 시장에서 중요한 위치를 점유할 것으로 기대된다.
포스코는 삼원계 외에도 ESS 및 Entry급 EV용 시장 공략을 위해 저원가의 LFP, LFMP 양극재 개발도 추진 중이다.
흑연계 음극 소재는 현재 거의 이론 용량에 육박하는 한계에 도달해 있으며, 리튬 이온 배터리의 고용량화를 위해 신규 소재의 적극적인 개발 필요성이 높아지고 있다.
이에 따라 탄소계, 흑연계 외에도 실리콘을 기반으로 한 고용량 음극 소재인 Si-C, SiOx가 연구 개발 중이다.
마지막으로 전고체전지 시장 개화에 대비하여 관련 핵심 원료/소재인 Li2S, 리튬메탈 음극 및 황화물계 고체전해질에 대한 연구개발 활동에 대해서도 이번 발표에서 소개하고자 한다.