나노기술 및 정책 정보

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중국은 현재 신에너지 자동차 및 5G라는 새로운 시대에 진입하고 있으며, 신에너지동력 자동차와 스마트전자 응용제품의 신속한 발전은 2차 리튬전지에 대해 더욱 많은 요구를 하고 있음. 리튬전지 분야에서 탄소나노튜브는 우수한 전기전도 성능 때문에 일종 신형 전도제로서 리튬전지 생산분야에서 폭넓게 사용되고 있으며, 특히 리튬전지의 에너지밀도를 향상시키고 리튬전지 순환수명을 개선하는 면에서 중대한 역할을 하고 있음.

탄소나노튜브의 발전은 전통 리튬전지 전도제소재 갱신을 추진하고 있으며, 리튬이온전지 활성소재는 입자상태이며 전도제는 반드시 활성물질을 간극에 채워 넣어 전도제와 활성물질 간의 충분한 접촉할 수 있도록 해야만 전도 성능을 향상시킬 수 있음.

전도제는 리튬전지의 관건적인 보조소재로서 활성물질과 전도제 접촉을 증가시키는 역할을 발휘하고 있으며, 일종 신형소재로서 탄소나노튜브는 발견된 이래 우수한 전기학, 역학, 화학적 성능을 보유하고 있기 때문에 다양한 분야에서 거대한 응용 잠재력을 나타내고 있으며, 전통적인 전도제에 비해 탄소나노튜브는 더욱 이상적인 전기전도성능을 보유하고 있는 상황임.

탄소나노튜브는 리튬 저장용량 면에서 천연흑연, 인조흑연과 무정형(無定形)탄소 등 전통 탄소소재보다 더욱 우수한 성능을 보유하고 있기 때문에 탄소나노튜브를 리튬전지 전도제로 사용하면 리튬전지 용량을 대폭 향상시키고 전지 순환수명을 대폭 증가시킬 수 있음. 탄소나노튜브의 길이와 지름의 비례, 탄소 순수 정도는 전도성에 영향을 끼치는 2개의 핵심지표로서 탄소나노튜브의 제품성능을 직접 결정하고 있으며, 제품 길이와 지름 비례, 탄소 순수 정도가 높을수록 대응되는 전도성이 더욱 우수한 것으로 나타남.

탄소나노튜브는 기타 분야에서도 응용되고 있으며, 탄소나노튜브는 실제 응용 중에서 불가역 용량이 크고 전압범위가 넓고 전압정체가 뚜렷한 문제점이 존재하고 있는 동시에 원가 관련 문제로 인해 탄소나노튜브는 실제 응용과는 아직 거리가 존재하고 있는 상황인데 일종 전도제 첨가제로서 전극의 전도성을 향상시키고 리튬전지 극화(極化)를 낮추기 때문에 실제 생산 과정에서 폭넓게 응용되고 있는 상황임.

탄소나노튜브는 발견된 이래 우수한 전기학, 역학, 화학적 성능 때문에 다양한 분야에서 거대한 잠재력을 나타내고 있는데 우선 리튬전지 분야에서 탄소나노튜브는 우수한 전도성능 때문에 리튬전지 신형 전도제로 응용되고 있으며, 다음, 전도 플라스틱 분야에서 탄소나노튜브는 우수한 전도성능과 역학 성능 때문에 전도 플라스틱 전도성과 구조강도를 향상시키는 면에서 거대한 응용가치를 가지고 있음.

중국은 리튬전지 탄소나노튜브 시장에서 세계 선두위치를 차지하고 있으며, 중국의 리튬전지 전도제 국산화 비율은 지속적으로 향상되고 있음. 최근 년 간 탄소나노튜브 소재는 리튬전지 분야에서 폭넓게 응용되고 있으며 중국 내 업체들의 탄소나노튜브 소재 생산량이 차지하는 비중도 지속적인 증가세를 보이고 있음.

지난 2018년도 중국 내 탄소나노튜브 전도제가 동력 리튬전지 분야에서의 침투 비율은 31.8%에 달하였고, 오는 2023년도에는 82.2% 수준에 달할 것으로 전망됨. 오는 2023년도에 글로벌 및 중국 동력 리튬전지가 사용하는 탄소나노튜브 전기전도펄프 시장 생산액은 각각 45억 위안, 30억 위안 규모에 달하고, 복합 연평균 성장율은 각각 40.3%, 32%에 달할 것으로 전망됨.

지난 2018년도 중국 내 탄소나노튜브 전도제가 디지털제품 전지분야에서의 침투 비율은 18%에 달하였고, 오는 2023년도에는 31.9% 수준에 달할 것으로 전망됨. 오는 2023년도에 글로벌 및 중국 디지털제품 전지분야에서의 탄소나노튜브 전도제 시장 생산액은 각각 7.52억 위안, 3.15억 위안 규모에 달하고, 복합 연평균 성장율은 각각 15.1%, 5.4%에 달할 것으로 전망됨.

신에너지 자동차의 신속한 발전 및 동력전지 에너지밀도의 향상은 탄소나노튜브 전기전도펄프 제품 수요가 빠르게 증가할 것이며, 중국 내 동력 리튬전지용 탄소나노튜브 전기전도펄프 시장 생산액은 30억 위안을 초월하게 될 것으로 전망됨.

5G 네트워크의 신속한 발전 및 3C 소비 전자분야 단말제품 개선에 따라 리튬전지용 탄소나노튜브 수요량도 대폭 증가될 전망임. 2019년도부터 2025년도까지의 기간에 비(非)동력 전지분야가 탄소나노튜브에 대한 수요는 1,230톤 규모에 달할 것으로 전망됨. 그 중, 휴대폰 분야가 183톤, 리튬전지 에너지저장 분야가 614톤, TWS 셋트 및 전자담배 분야가 34톤, 노트북 분야가 35톤, 패드 분야가 18톤, 기타 분야가 346톤 정도 수요 될 것으로 전망됨. 리튬전지 에너지저장은 비(非)동력 전지분야 탄소나노튜브 수요 증가량의 핵심분야가 될 것으로 전망됨.