'2025년 목표'…LG·SK·삼성, '전고체 배터리' 상용화 속도전
'2025년 목표'…LG·SK·삼성, '전고체 배터리' 상용화 속도전
  • 최지원 기자
  • 승인 2022.08.22 15:10
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LG엔솔, 2026년 고분자계 양산 목표…장수명 기술 개발
SK온, 미국 '솔리드파워' 350억 투자…밀도 930Wh 구현 목표
삼성SDI, 가장 많은 특허 보유…SDIRA·기흥공장 파일럿 구축
LG에너지솔루션·SK온·삼성SDI 로고. [사진=각사]
LG에너지솔루션·SK온·삼성SDI 로고. [사진=각사]

국내 배터리 3사가 리튬이온배터리를 대체할 차세대 배터리 개발 속도전을 벌인다. 3사 모두 2025년 양산이 목표다. 이들은 ‘게임 체인저’라고 일컫는 전고체 배터리를 무기로 글로벌 배터리 시장에서 우위를 선점한다는 전략이다.

22일 배터리업계에 따르면, 전세계 전고체 배터리 시장은 올해 2.1기가와트시(GWh)에서 2025년 30GWh, 2030년 160.1GWh로 70배 이상 확대될 전망이다. LG에너지솔루션, SK온, 삼성SDI는 국내외 연구기관과의 협업과 연구개발(R&D) 설비 구축을 통해 전고체 배터리 투자를 강화한다.

전고체 배터리는 양극과 음극간 이온을 전달하는 기존 액체 전해질을 고체로 대체한 배터리다. 폭발이나 화재 위험을 현저히 낮춰 안정성을 강화하고 배터리 무게와 부피를 줄여 에너지 밀도도 높일 수 있다. 

LG에너지솔루션은 오는 2026년을 고분자계 전고체 배터리, 2030년을 황화물계 전고체 배터리 양산 시기로 설정했다. LG에너지솔루션은 지난해 미국 샌디에이고대와 공동 연구를 진행, 기존 60도 이상에서만 충전이 가능했던 기술적 한계를 넘어 25도 이상 상온에서도 빠른 속도로 충전이 가능한 장수명 전고체 배터리 기술을 개발했다.

LG에너지솔루션은 현재 △고분자 전해질과 액체 전해질을 혼합한 젤라이트 형태 △액체 전해질 양을 최소화한 반고체 형태 △액체 전해질을 대신한 무기계 전고체 소재와의 하이브리드 형태 등 전해 안정성 확보 연구를 추진 중이다.

SK온의 모회사 SK이노베이션은 지난 1월부터 미국 조지아 공대(Georgia Tech) 이승우 교수진과 차세대 전고체 배터리에 관해 협력키로 했다. 독자적으로 확보해 온 기존 기술에 이 교수팀의 연구 성과를 더해 전고체 배터리 개발에 속도를 낸다는 포부다.

또한 SK온은 미국 전고체 배터리 스타트업 ‘솔리드파워’에 약 350억원을 투자해 전고체 배터리를 공동개발 중이다. 기존 리튬이온배터리의 NCM(니켈·코발트·망간) 양극재와 실리콘 음극재를 적용한 전고체 배터리 개발이 목표다. SK온은 이를 통해 배터리 에너지밀도를 리터 당 930기가와트(Wh) 이상 구현한다는 계획이다. 이는 한 번 충전으로 700킬리미터(㎞)를 달리는 전기차가 930㎞ 주행 가능한 수준이다.

삼성SDI는 오는 2027년을 전고체 배터리 양산 시기로 설정했다. 삼성SDI는 국내 배터리 기업 중 가장 많은 전고체 관련 특허를 보유한 기업이다. 삼성SDI는 최근 미국 보스턴에 ‘SDI R&D 아메리카(SDIRA)’를 설립했다. SDIRA는 리튬이온 배터리 혁신 기술과 전고체 배터리 연구 개발이 활발한 우수 대학·스타트업과 협력한다. 삼성SDI는 2023년 중국에도 연구소 설립도 추진 중인 것으로 알려졌다.

또한 삼성SDI는 지난 3월 경기도 수원 연구소 내에 6500제곱미터(㎡) 규모 전고체 전지 파일럿 라인을 착공했다. 파일럿 라인에는 △전고체 배터리 전용 극판·고체 전해질 공정 설비 △배터리 내부 신규 공법과 인프라 등을 도입한다.

배터리업계 관계자는 “전고체 배터리는 현재 리튬이온배터리의 최대 약점인 안전성을 개선한 제품”라며 “전고체 배터리 상용화를 가장 먼저 추진한 기업이 글로벌 시장 우위를 점할 가능성이 크다”고 말했다. 그는 “국내 경쟁사뿐만 아니라 일본, 미국을 비롯한 전 세계 업체들과 경쟁해 미래 주도권을 선점할 것”이라고 덧붙였다. 

frog@shinailbo.co.kr

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