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나노실리칸 실리콘 음극재 제조 공정 통합 특허 출원
데일리임팩트
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이차전지 소재 혁신 기업 나노실리칸첨단소재(이하 나노실리칸)가 차세대 배터리 핵심 소재로 꼽히는 실리콘 음극재의 제조원가를 낮추고 성능을 높일 수 있는 핵심 공정 기술을 잇달아 출원하며 기술 경쟁력 강화에 나섰다.
나노실리칸은 지난해 말 출원한 '실리콘 음극재 제조공정'(출원번호 10-2025-0210726) 특허의 신속한 권리 확보를 위해 특허청의 의견제출통지서(OA)에 대한 의견서를 제출하고 우선심사를 신청했다고 4일 밝혔다. 이 특허는 표면개질과 탄소코팅을 하나의 공정에서 동시에 수행하는 기술이다.
여기서 표면개질은 실리콘 입자의 표면 성질을 바꿔 배터리 성능(수명, 충·방전 효율 등)을 높이는 처리 과정이고, 탄소코팅은 실리콘 표면에 탄소층을 입혀 전기가 잘 통하도록 전도성을 확보하는 공정이다.
기존 실리콘 음극재 제조기술은 이 두 공정을 각각 따로 진행하는 방식이 주로 쓰여왔는데, 이 경우 공정 단계가 늘어나면서 제조 과정이 복잡해지고 원가 부담도 커질 수 있다는 한계가 있었다. 나노실리칸의 기술은 이 두 공정을 하나로 통합해, 공정 효율을 높이고 제조원가를 절감할 수 있게 된다.
지난 8월에는 이 1차 특허를 보완·개량한 후속 특허 2건도 추가로 출원했다. 2차 특허(출원번호 10-2026-0164122)와 3차 특허(출원번호 10-2026-0164148)는 표면개질과 탄소코팅을 동시에 진행하는 과정에서 실리콘 표면에 일어나는 변화를 정밀하게 제어하고 수치로 측정할 수 있는 방법을 담고 있다.
특히 3차 특허는 실리콘 음극재의 고질적인 한계로 꼽혀온 '초기효율(Initial Coulombic Efficiency·ICE) 저하' 문제를 다룬다. 초기효율이란 배터리를 처음 충전했다가 방전할 때, 충전한 전기 용량 대비 실제로 다시 꺼내 쓸 수 있는 전기 용량의 비율을 뜻한다.
실리콘 음극재는 흑연 음극재보다 에너지를 훨씬 많이 저장할 수 있어 차세대 소재로 주목받지만, 이 초기효율이 낮다는 게 상용화의 걸림돌이었다. 나노실리칸은 소재를 만드는 단계에서 '전리튬화(Pre-lithiation)' 공정, 즉 음극재에 리튬을 미리 채워 넣는 처리를 적용해 이 문제를 개선하는 방법을 이번 특허에 제시했다.
나노실리칸은 이번 연쇄 특허 출원을 통해 실리콘 음극재 관련 핵심 기술에 대한 지식재산권(IP)을 선제적으로 확보하고, 차세대 배터리 소재 시장에서 기술 경쟁력을 지속적으로 강화해 나간다는 계획이다.
나노실리칸 관계자는 "이번 연쇄 특허 출원은 실리콘 음극재 상용화의 주요 걸림돌로 꼽혀온 높은 제조비용과 초기효율 저하 문제를 동시에 해결할 수 있는 독자적인 기술 기반을 마련했다는 데 의미가 있다"며 "우선심사 제도를 활용해 IP를 조기에 확보하고 차세대 배터리 소재 시장에서 기술 경쟁력을 지속적으로 강화해 나갈 것"이라고 말했다.