[더구루=오소영 기자] 제너럴모터스(GM)가 미국 배터리 소재 기업인 '원디 배터리 사이언스'(OneD Battery Sciences)와 실리콘 음극재 개발에 협력한다. GM과 LG에너지솔루션의 합작사 '얼티엄셀즈' 배터리에 실리콘 음극재를 적용해 성능 향상을 꾀한다.

GM은 원디 배터리 사이언스와 실리콘 음극재에 대한 공동 연구·개발(R&D) 계약을 체결했다고 29일(현지시간) 밝혔다.

음극재는 양극재에서 나온 리튬이온을 저장했다가 방출하면서 전류를 흐르게 만드는 역할을 한다. 배터리의 충전 속도와 수명을 결정하는 핵심 소재로 흑연계와 실리콘계로 나뉜다. 실리콘 음극재는 동일한 부피에서 흑연보다 최대 10배 더 많은 에너지를 저장한다. 에너지밀도를 높이고 충·방전 속도를 개선하며 작고 가벼운 배터리팩을 만들 수 있으며 가격이 저렴해 비용 절감에도 유리하다.

다만 실리콘 비중이 높아지면 충·방전 과정에서 부풀거나 터질 가능성이 있다. 이 때문에 배터리 제조사들은 대부분 흑연 90~95%에 실리콘 5~10%를 혼합한 음극재를 활용해왔다.

원디 배터리 사이언스는 '시나노드'(SINANODE)를 개발해 문제를 해결했다. 시나노드는 구멍(공극)이 많은 실리콘 나노와이어를 활용해 부피 팽창과 파손 문제없이 실리콘 비중을 높이도록 한 기술이다.

GM은 시나노드를 채용해 얼티엄셀즈의 배터리에 실리콘 음극재를 쓰는 방안을 모색한다. 투자도 단행했다. GM 벤처스를 통해 원디 배터리 사이언스의 2500만 달러(약 350억원) 규모 시리즈C 투자 유치에 참여했다. 조달 자금은 파일럿 생산과 OEM·배터리 업체들과의 라이선스 확대 등에 쓰인다.

GM은 연구 협력과 투자를 토대로 실리콘 음극재 기술을 확보하고 배터리 경쟁력을 끌어올릴 방침이다.

GM은 2025년까지 북미에서 연간 100만 대의 전기차 생산 능력을 갖추겠다는 목표를 밝혔었다. 전기차 생산에 대응해 배터리 투자도 강화하고 있다. 올해 초 미시간주 워렌에서 연구 거점인 윌리스 배터리셀 이노베이션 센터를 완공했다.

얼티엄셀즈를 통해 생산량도 늘리고 있다. 얼티엄셀즈는 오하이오(연간 40GWh) 공장에서 시제품 생산에 돌입했으며 테네시와 미시간에 각각 연간 40GWh·50GWh의 공장을 짓고 있다. 4공장도 검토 중이다.