전고체 배터리는 액체 전해질 대신 고체 전해질을 사용하는 차세대 배터리 기술입니다.
고체 전해질 종류에 따라 황화물계와 폴리머계로 나뉘며, 각각 장단점을 가지고 있습니다.
국내업체 중 삼성SDI 는 황화물 계열의 전고체 배터리, LG에너지솔루션은 폴리머 계열의 전고체 배터리 양산을 위해 기술 개발을 하고 있습니다.
황화물 전고체 배터리
장점
- 높은 이온 전도도: 빠른 충전 및 방전 속도 가능
- 뛰어난 열 안정성: 고온에서도 안전하게 작동
- 넓은 전극 적용 범위: 다양한 전극 재료와 호환
단점
- 높은 제조 비용: 희귀 금속 사용으로 인해 생산 비용이 높음
- 낮은 기계적 유연성: 충격 및 진동에 취약
- 계면 저항 문제: 전극과 전해질 사이 접촉 불량으로 인한 성능 저하 가능성
폴리머 전고체 배터리
장점
- 낮은 제조 비용: 저렴한 재료 사용으로 생산 비용이 낮음
- 뛰어난 기계적 유연성: 충격 및 진동에 강함
- 간편한 제조 공정: 기존 액체 전해질 생산 공정과 유사
단점
- 낮은 이온 전도도: 느린 충전 및 방전 속도
- 낮은 열 안정성: 고온에서 성능 저하 또는 안전 문제 발생 가능성
- 제한적인 전극 적용 범위: 특정 전극 재료와만 호환
기술 개발 방향
삼성SDI
양산 시점: 2027년
핵심 기술
- 황화물계 전고체 전해질: 높은 에너지 밀도와 안정성을 제공하지만, 고온에서 성능 저하 문제 해결 필요
- 고체 고분자 전해질: 기존 리튬 이온 배터리와 호환성이 높고, 양산 용이하지만, 에너지 밀도가 황화물계 전해질에 비해 낮음
전략
- 2023년부터 파일럿 라인 구축 및 고객사 샘플 공급
- 2024년부터 양산 공장 설립 및 양산 체제 구축 계획
- 빠른 시장 선점을 통한 기술 확산 및 시장 지배력 확보 목표
LG에너지솔루션
양산 시점: 2030년
핵심 기술
- 폴리머 전해질: 안전성과 가격 경쟁력이 높지만, 에너지 밀도가 황화물계 전해질에 비해 낮음
- 리튬 메탈 음극: 높은 에너지 밀도를 제공하지만, 안전성 확보 및 대량 생산 기술 개발 필요
전략
- 완성도를 높인 안전하고 신뢰할 수 있는 전고체 배터리 개발에 집중
- 단계적 투자를 통해 기술 성숙도를 높이고, 리스크를 최소화하는 전략
- 차세대 전기차 시장 확대에 맞춰 천천히 시장 진출
결론
황화물계와 폴리머계 전고체 배터리는 각각 장단점을 가지고 있어, 어떤 기술이 우수하다고 단정적으로 말하기 어렵습니다.
높은 성능과 안정성을 요구하는 분야에는 황화물계 전고체 배터리가 적합합니다. 하지만, 높은 제조 비용과 기계적 취약성 문제를 해결해야 합니다.
저렴한 가격과 가공성을 우선시하는 분야에는 폴리머계 전고체 배터리가 적합합니다. 하지만, 낮은 이온 전도도와 열 안정성 문제를 개선해야 합니다.
현재, 전고체 배터리 기술은 활발하게 연구 개발되고 있으며, 향후 양쪽 기술의 장점을 결합한 하이브리드 전고체 배터리 등 새로운 기술도 등장할 것으로 예상됩니다.
Tags:
2차전지
