한·중·일 뛰어든 전고체 배터리 개발… 불붙은 주도권 경쟁

[요약]

한·중·일 대표 배터리/EV 기업들이 앞다투어 전고체 배터리 상용화 시점을 발표
삼성SDI는 ’27년, 중국 광저우자동차그룹(GAC)은 ’26년, 일본 도요타와 닛산자동차는 각각 ’27년과 ’28년을 상용화 목표로 설정하여 경쟁 가열화를 예고

- 삼성 SDI의 황화물계 전고체 배터리는 일본의 도요타와 함께 전기차용 전고체 배터리 개발에서 가장 앞서 있다고 평가받고 있음
  - ’24년 3월 900Wh/kg의 에너지 밀도를 가진 전고체배터리 양산 로드맵을 공개하였고, 이를 위해 중대형전지사업부에 ASB(전고체배터리) 사업화 추진팀을 신설
  - 해당 로드맵은 자체적으로 개선한 고체 전해질 소재와 무음극 기술을 통해 음극의 부피를 줄이고 양극재를 추가하여 에너지밀도를 확보하겠다는 계획

- SK On은 전기차 배터리 에너지 밀도를 25%까지 향상시킬 수 있는 고전도성 고체 전해질을 개발, ’28년 까지 전고체 배터리 상용화 계획을 가지고 있음(’23. 8월)
  - 개발된 고체전해질은 전도성을 70% 향상시켰으며, 대전에 실증공장을 건설하여 ’24년 준공

- 우리 정부도 ’28년 개발을 목표로 전고체배터리를 비롯한 리튬메탈리튬황 배터리 등 3개의 차세대 배터리 개발을 위한 지원(1,172억 원 규모)을 결정

- (중국) 광저우자동차그룹(GAC)는 가장 빠른 ’26년을 상업화 시점으로 발표
  - GAC는 자사 전고체배터리는 400Wh/kg을 넘는 에너지 밀도를 가지고 1회 충전시 1,000Km주행이 가능할 것이라 주장※ 해당 배터리는 자회사 아이온(Aion)의 차량 ‘하이퍼’에 탑재 예정
  - ’24년 初, 정부주도로 산·학·연 협력체 ‘중국 전고체배터리 협력 혁신 플랫폼(CASIP)’을 설립하고 ’30년 까지 전고체 배터리 공급망 구축을 목표로 CATL, BYD 등 주요 기업이 대거 참여
  - 중국의 배터리기업 Tailan New Energy은 ’24년 4월 720Wh/kg의 에너지 밀도를 가지는 프로토타입 배터리 셀을 개발

- (일본) 도요타는 전고체 배터리 관련 특허*를 다수 등록해 기술 우위를 확보하여 ’27년 상용화 목표를 제시하였으며, 닛산 자동차는 요코하마에 건설 중인 전고체 배터리 시범생산라인 공개와 함께 ’28년부터 전고체 배터리를 탑재한 차량 생산을 발표
  * 배터리의 충방전 효율을 극대화하는 등 ’10년 이후 1,300여 개의 전고체배터리 관련 특허를 확보(’23. 6월 기준, WIP)
  - 도요타는 10분 이하 충전으로 1,200km를 주행하는 자동차를 목표로 하고 있으며, 삼성 SDI와 같이 황화물계 전해질을 사용하지만, LPS(Li-P-S)를 사용하고 음극으로 리튬메탈과 흑연을 사용하는 등 기술적 차이가 존재
  - 한국과 중국에 비하여 상대적으로 후발주자라는 평이 있었으나, 다수의 원천기술을 바탕으로 실증공장을 다수 설립하며 전기차 그리고 전고체 배터리 시장을 선점하기 위해 노력 중
  - 또한, 배터리 공급망 및 첨단소재와 관련하여 EU와 긴밀한 협조를 이어가고 있으며, 일본 정부는 한화로 3조 원이 넘는 공적자금을 배터리 관련 기업에 투자하고 있음

[시사점]

풍부한 자원과 정부의 적극적인 지원으로 중국의 전고체 배터리가 가장 빠른 상용화를 목표를 설정하고 약진하고 있으나, 부족한 기술력으로 전고체 배터리의 성능면(에너지밀도, 충전속도 등)에서 한국과 일본의 수준에 미치지 못하는 것으로 보임
기술 수준의 우위를 십분 활용할 수 있도록 원천기술개발 및 상용화에 대한 적극적인 투자가 필요하며, 동시에 공급망과 관련하여 중국의 견제를 완화할 수 있는 큰 시장을 보유한 협력국(미국, EU)의 확보가 중요

[출처]

이투데이, 한·중·일 뛰어든 전고체 배터리 개발…불붙은 주도권 경쟁, 2024. 4. 21.
electrek, This new solid-state battery cell claims to set industry records, could offer over 1,300 mile range, 2024. 4. 3.
日本經濟新聞, 日本とEU、次世代EV電池の材料開発で連携　半導体も, 2024. 3. 30.