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삼성SDI가 오늘부터 3일간 서울 코엑스에서 개최되는 '인터배터리 2024'에서 전고체 배터리의 양산 준비 로드맵을 공개한다고 합니다. 관련 소식이 어제 전해지면서 밸류체인이 주목받기 시작한 것 같은데, 아직 크게 반응이 없는 종목도 있어서 밸류체인을 한 번 짚어보려고 합니다.
-삼성SDI "전고체 배터리 양산 로드맵 공개"
-'꿈의 배터리' 전고체 배터리의 특징은
-국내 배터리 3사의 전고체 배터리 개발 상황
-삼성SDI 전고체 배터리 밸류체인 ①장비
-삼성SDI 전고체 배터리 밸류체인 ②소재
◇ 삼성SDI "전고체 배터리 양산 로드맵 공개"
5일 삼성SDI는 국내 최대 배터리 전시회 '인터배터리 2024'에서 업계 최고 에너지 밀도인 900Wh/L 전고체 배터리(ASB) 양산 준비 로드맵을 처음 공개한다고 보도자료를 통해 밝혔습니다. 이 외에도 초급속 충전, 초장수명 등 '초격차 기술'도 선보인다고 합니다.
삼성SDI는 현재 양산 중인 각형 배터리(P5)와 비교해 약 40% 가량 향상된 에너지 밀도의 전고체 배터리 개발 및 양산 준비 계획을 밝힐 예정입니다. 삼성SDI는 독자 조성한 고체 전해질 소재 개선과 혁신적인 무음극 기술을 통해 음극의 부피를 줄여 양극재를 추가함으로써 업계 최고의 에너지 밀도를 달성하겠다는 계획입니다.
최윤호 삼성SDI 대표이사 사장은 "전고체 배터리를 포함한 차세대 다양한 폼팩터의 제품 양산을 위한 준비를 차질 없이 진행하고 있으며 앞으로도 초격차 기술력을 통해 글로벌 배터리 시장을 선도해 나갈 것"이라고 말했다.
◇ '꿈의 배터리' 전고체 배터리의 특징은
앞서 저희는 전고체 배터리가 올해부터 주목받을 것으로 예상하고 관련 콘텐츠를 작성한 바 있습니다. 전고체 배터리는 '꿈의 배터리'라고 불리는 차세대 전지로, 국내외 배터리 업체들이 개발에 들어간 상황입니다.
전고체 배터리가 무엇인지부터 살펴보면, 전고체 배터리(All Solid State Battery)는 전부 고체 소재를 이용해 만든 배터리를 말합니다.
리튬이온 배터리는 4대 소재인 양극재와 음극재, 분리막, 전해질로 이뤄져 있는데, 이 중 액체 상태인 전해질을 고체로 바꾸고, 분리막은 없애는 형태입니다. 리튬이온배터리에서 전해질은 이온이 양극과 음극을 오가는 연결통로 역할을 합니다. 전해질을 물에 녹이면 전해액이 되는데, 유기물이다 보니 열에 취약하고 화재 위험성이 있습니다. 따라서 이를 고체로 대체해 화재 화재 위험성을 막는 것입니다.
또한 액체 상태인 전해질을 사용하는 리튬이온 배터리의 경우 양극과 음극이 접촉할 경우 쇼트에 의한 폭발이 일어날 수 있습니다. 따라서 분리막이 필수적입니다. 그런데 전고체 배터리에서는 전해질을 고체로 사용하기 때문에 양극과 음극이 접촉할 일이 없습니다. 따라서 분리막을 없앤 만큼 배터리 부피를 줄여 에너지 밀도를 향상시킬 수 있습니다.
전고체 배터리는 단순히 전해질만 바뀌는 것이 아니라 양극, 음극 소재의 변화로까지 이어집니다. 전고체 배터리는 전기화학적으로 안정적인 고체 전해질을 사용하기 때문에 보다 고전압의 양극 소재를 사용할 수 있습니다.
이 외에도 분리막이 없어 고체 전해질 사이로 이온이 이동하기 때문에 충전 속도도 높고, 0도 이하의 저온이나 60도 이상의 고온 환경에서 액체 전해질 배터리보다 성능이 뛰어납니다. 전고체 배터리가 차세대 전고체 배터리로 평가받는 이유입니다.
◇ 국내 배터리 3사의 전고체 배터리 개발 상황
LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온 등 한국 배터리 3사를 비롯해 소재 관련 기업들은 전고체 배터리 개발과 상용화 로드맵을 세우고 기술 개발에 나선 상황입니다. 앞서 말씀드렸다시피, 결국 전고체 배터리에서 가장 중요한 것은 액체 전해질을 고체 전해질로 바꾸는 것입니다.
현재 고체 전해질 기술 연구는 크게 황화물계·산화물계·고분자계(폴리머) 중심으로 이뤄지고 있습니다. 각각은 고체 전해질의 특성을 보유하면서도 특징이 다릅니다. 각 사는 자신들이 보유한 역량에 맞춰 연구를 진행하고 있습니다. 각각의 특성은 사진으로 대체하겠습니다.
현재 국내 배터리 3사 중 전고체 배터리 개발 속도가 가장 빠른 곳은 삼성SDI입니다. 삼성SDI는 황화물계 고체 전해질을 개발하고 있습니다. 지난해 3월 이미 약 2000평 규모의 전고체 배터리 파일럿 생산 시설을 구축했으며, 12월에는 전고체 배터리 사업화 추진팀을 조직했습니다.
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