[요약]
- 삼성SDI는 ’27년 양산을 목표로 각형 전고체전지 연구개발을 추진하고 있으며,
- LG에너지솔루션과 SK온은 가압 기술에 적합한 파우치형의 효율성과 시장성에 주목
- 최근 전고체 배터리의 형태를 두고, LG에너지솔루션·SK온은 파우치형을, 삼성SDI는 각형을 채택하는 등 서로 다른 배터리형을 채택하여 전고체 배터리 연구개발 및 상용화를 추진 중
- 전고체 배터리의 형태는 리튬 배터리와 동일한 각형, 파우치형, 원통형으로 구분할 수 있으며, 국내 배터리 제조사는 원통형보다 각형과 파우치형에 높은 관심을 보이고 있음
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- 각형 배터리는 구조적 안정성과 높은 에너지밀도, 파우치형은 유연한 설계 가능성 등을 이유로 국내 배터리 제조사에서 전고체 배터리 외형으로 채택하고 있음
- 각형(Prismatic) : 직사각형 형태로 견고한 금속 또는 플라스틱 케이스 구조를 가지고 있어 외부 충격에 강하며, 높은 에너지밀도와 공간 효율성이 좋아 전기차, 대형 에너지 저장 시스템에 활용되는 형태
- 파우치형(Pouch) : 유연한 플라스틱 또는 알루미늄 라미네이트 필름으로 밀봉된 구조로 다양한 형태로 제작할 수 있으며 각형보다 상대적으로 높은 에너지밀도를 가져 소형 전자기기, 전기차, 드론 등에 활용
- 원통형(Cylindrical) : 원통형 금속 케이스에 담긴 형태로 제조공정이 간단하고 비용이 적어 노트북, 전동 공구, 전기 자전거 등 소형 전자기기나 EV에 사용되고 있으며, 각형과 파우치형에 비해 에너지밀도가 낮은 한계를 가짐
- 각형 배터리는 구조적 안정성과 높은 에너지밀도, 파우치형은 유연한 설계 가능성 등을 이유로 국내 배터리 제조사에서 전고체 배터리 외형으로 채택하고 있음
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- 삼성SDI, LG에너지솔루션은 각자 개발하고 있는 전해질에 적합한 배터리 형태를 채택하여 연구개발을 진행 중
- 삼성SDI는 황화물 기반의 전고체 배터리를 연구하고 있으며, 고체 전해질 소재의 안정성과 에너지밀도를 높이는 데 적합한 각형 전고체 배터리의 상용화(’27년)를 목표로 하고 있음
- LG에너지솔루션은 고분자 기반의 전고체 배터리를 연구하고 있으며, 고분자 기반 고체 전해질의 안전성을 활용해 경제성이 높은 파우치형 전고체 배터리의 개발을 목표로 하고 있음
- SK온도 파우치형에 적합한 새로운 전해질을 개발하는 연구를 진행 중
- 삼성SDI, LG에너지솔루션은 각자 개발하고 있는 전해질에 적합한 배터리 형태를 채택하여 연구개발을 진행 중
- 전고체 배터리의 상용화는 각형 배터리가 가장 빠를 전망
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- 삼성SDI는 ’24년 Inter Battery 전시회에서 ‘슈퍼 갭’ 기술을 선보이면서 900Wh/L의 업계 최고 에너지밀도를 갖춘 전고체 배터리 양산 로드맵을 공개하여 선도적 기술 수준을 자랑했으며, ’27년 상용화 및 양산을 목표로 하고 있음
- 9분 만에 80%까지 충전할 수 있으며 20년 이상의 기대수명을 가질 것으로 발표
- 셀-투-팩 기술을 적용하여 부품 수를 35% 이상 줄이고 무게를 20% 감소하여 제작 비용을 절감
- 삼성SDI는 ’24년 Inter Battery 전시회에서 ‘슈퍼 갭’ 기술을 선보이면서 900Wh/L의 업계 최고 에너지밀도를 갖춘 전고체 배터리 양산 로드맵을 공개하여 선도적 기술 수준을 자랑했으며, ’27년 상용화 및 양산을 목표로 하고 있음
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- SK온은 파우치형에 적합한 새로운 전해질을 개발하기 위해 총력을 기울이고 있으며, LG에너지솔루션은 ’30년 상용화를 목표로고분자 기반의 전해질을 활용한 파우치형 전고체 배터리를 개발하고 있음
- 이는 각형 전고체 배터리 분야에서 앞서고 있는 삼성SDI와 차별성을 확보하고, 전기이온이 고체에서도 빠르게 이동하도록 도와주는 가압 기술을 적극 활용해 전고체 배터리 높은 효율을 확보하기 위한 전략으로 보여짐
- SK온은 파우치형에 적합한 새로운 전해질을 개발하기 위해 총력을 기울이고 있으며, LG에너지솔루션은 ’30년 상용화를 목표로고분자 기반의 전해질을 활용한 파우치형 전고체 배터리를 개발하고 있음
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- 국내에서 상대적으로 관심 적은 원통형 전고체 배터리는 미국의 Maxell이 200mAh 용량의 배터리를 개발 중
- Maxell 측은 기존 유리(세라믹) 패키지 전고체 배터리에 비해 25배 높은 용량, 장기 신뢰성과 우수한 열 저항성을 확인했다고 발표
- 국내에서 상대적으로 관심 적은 원통형 전고체 배터리는 미국의 Maxell이 200mAh 용량의 배터리를 개발 중
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- 주요 자동차 메이커들은 ’27년~’30년 사이에 자사 전기 자동차에 전고체 배터리를 도입할 계획을 발표
- 특히, 도요타는 완성차 제작사이면서도 전고체 배터리에 대한 특허를 다수 보유하고 있어 이를 바탕으로 황화물계 전고체 배터리를 상용화하여 자사 차량 플랫폼에 적용할 계획
- 주요 자동차 메이커들은 ’27년~’30년 사이에 자사 전기 자동차에 전고체 배터리를 도입할 계획을 발표
[시사점]
- 전고체 배터리 개발에 있어서 국내 기업의 위상은 높은 편이며, 특히 황화물 기반 각형 전고체 배터리에 있어 삼성SDI가 기술개발을 선도하고 있음을 확인
- 특히 황화물 기반 배터리에 있어서 도요타와 같은 거대 자동차 메이커가 연구개발에 적극적인 의지를 보여 경쟁이 심화할 전망
- 황화물 기반의 각형 배터리 상용화를 앞두고 강력한 경쟁이 예상되는 만큼 다양한 전해질을 사용하면서 각형의 단점을 보완할 수 있는 파우치형 전고체 배터리에 대한 연구개발 수요 증가가 예상됨
[출처]
- 한국경제, 전고체 배터리 전쟁…파우치형 LG엔솔·SK온, 각형 삼성 SDI, 2024. 7. 24.
- StartUsInsight, What’s Currently Happening in Solid-State Batteries?, 2024. 2Q
- Samsung SDI, Samsung SDI to Present Essence of Super-Gap Battery Technology at InterBattery 2024, 2024.3.5.
- AEM, 도요타 첨단 배터리 기술 로드맵, 2023.9.19.
- Maxell, Development of cylindrical all-solid-state battery (PSB23280) that can also be applied to main power applications, 2023.10.26
