삼성SDI vs 도요타, 전기차 배터리 전고체 전지 대결

차세대 배터리 전고체 전지- 삼성SDI vs 도요타 대결구도

전기차 배터리 시장이 어느 때보다 뜨겁습니다. 주요국이 ‘내연기관차 지우기’에 나선 가운데 관련 업계에서도 동참하는 덕분입니다.

배터리가 주목받으면서 차세대 제품으로 꼽히는 전고체 전지에 대한 관심도 급증하고 있는데요. 한국과 일본 등 배터리 강국에서는 준비가 한창이라고 합니다. 

오늘은 차세대 배터리로 주목받고 있는 '전고체전지'에 대해 알아보고자 합니다.

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업계에 따르면 한국은 삼성SDI, 일본은 도요타를 중심으로 전고체 전지 개발에 속도를 내고 있다고 합니다. 미국 유럽 중국 등도 작업에 돌입했습니다.

리튬이온 배터리의 문제는 안정성

현재 대세는 '리튬이온 배터리'입니다. 리튬이온 배터리는 4대 핵심 요소 ▲양극 ▲음극 ▲분리막 ▲전해질 등으로 구성되는데요. 이 가운데 전해질은 리튬이온을 옮기는 역할을 하는데 문제는 안정성입니다.

액체 전해질의 온도 변화로 인한 팽창, 외부 충격에 따른 누수 등으로 폭발이 일어날 수 있습니다. 최근 전기차 화재가 다수 발생한 만큼 업계의 가장 큰 고민입니다.

전고체 전지는 고체 전해질

전고체 전지는 고체 전해질을 씁니다. 이렇게 되면 구조상 충격, 훼손 등에 강해집니다. 전해질이 일부 손상되더라도 배터리가 정상적으로 작동한다는 의미입니다. 에너지 밀도 부분에서도 유리한데요. 에너지 밀도가 향상되면 주행거리가 늘어납니다.

액체 전해질을 사용하기 위해 안정성 물질을 투입하는데 이를 줄이고 양극, 음극을 더 넣을 수 있습니다. 위험은 낮추고 성능은 높이는 배터리인 셈입니다.

전고체전지는 충전 속도도 더 빠릅니다. 1회 충전에 800킬로미터(km) 주행, 1000회 이상 재충전이 가능할 전망입니다. 

 

전고체 전지는 일본이 앞서고 있어

업계에서는 일본이 가장 앞선 것으로 보고 있습니다. 10년 이상 연구 중인 도요타는 파나소닉과 손을 잡고 상용화에 다가서고 있습니다. 해당 사업에 18조 원 이상을 투자했습니다. 이들 연합은 전 세계 전고체 전지 관련 특허 40%를 확보한 상태입니다. 이르면 연내 전고체 전지를 탑재한 차량을 공개할 계획입니다.

국내에서는 삼성이 선두주자인데요. 지난해 3월 삼성종합기술원이 전고체전지 원천기술을 공개했고 삼성 SDI는 개발을 가속화하고 있습니다. 지난해 현대차 그룹과 논의를 진행한 데 이어 최근에는 공동으로 선행배터리연구소를 설립할 것이라는 소식도 전해졌습니다. 상용화까지는 수년이 남은 것으로 예상되지만 이보다 이른 시점에 제품을 내놓기 위해 노력 중입니다.

미래컴퍼니, 씨아이에스, 디에이치 등은 국내 장비사들은 전고체 전지 생산라인을 구축하기 위해 힘을 모았습니다. 3사는 업무협약(MOU)을 맺고 각각 ▲공정 최적화 및 불량 검출 장비 ▲양-음극판 합착 장비 ▲일정 크기로 자르는 장비 등을 개발하고 있습니다. 장비가 갖춰지면 삼성 SDI 등 국내 배터리 제조사도 생산라인 확보가 용이해질 전망입니다.

중국 CATL은 베이징자동차 등 자국 업체와 개발을 시작했습니다. 폭스바겐은 퀀텀 스케이프, BMW는 솔리드 파워와 협력하고 있는데요. 오는 2025년 이후 전고체 배터리를 탑재한 전기차를 출시할 계획입니다.

전고체 전지가 차세대 배터리로 거듭날지는 아직 확신할 수 없는 상황이지만 가능성은 매우 크다는 전망입니다. 업체마다 상용화를 위해 많은 노력을 기울일 것이라고 분석되고 있는데요. 전기차 배터리 부문에 관심이 있는 분들이 이 부분에 주목해야 할 것입니다. 

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