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'전고체'통합검색 결과 입니다. (86건)

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SFA, '전고체 배터리' 검사기 수주…미세 결함 검출 역할

에스에프에이(대표 김영민, 이하 SFA)는 국내 주요 고객사로부터 전고체 배터리 전용 3D CT 검사기와 특수검사기를 수주한 것으로 8일 알려졌다. SFA의 전고체 배터리용 3D CT 검사기는 기존의 리튬이온전지용 검사 기술을 응용해 전고체 배터리 내부 셀 스택의 불량을 3차원 입체 모델링 방식을 통해 검출하는 장비다. 2차원 평면 방식의 엑스레이 검사기 대비 정확성을 제고할 것으로 평가받는다. 특수검사기는 전고체 배터리 셀 외관의 미세 결함을 검출하는 장비다. 전고체 배터리는 내부 구조가 매우 복잡하고 미세한 결함이 성능에 큰 영향을 미치는 탓에 낮은 수율이 양산 본격화의 주요 걸림돌로 작용하는 상황이다. SFA는 디스플레이에서 축적한 진공 기술 등을 활용해 미세 결함을 효과적으로 검출할 수 있는 전고체 배터리 전용 특수검사기를 새롭게 선보여 수주에 이르렀다. SFA는 리튬이온 배터리에 이어 전고체 배터리에서도 턴키 수행 역량을 확보하기 위해 역량을 집중하고 있다. 전극 공정에서는 계열사인 씨아이에스와의 기술 협력을 통해 레이저 기반의 하이브리드 건조 기술 도입을 준비한다. 조립 공정에서는 셀 컷팅 장비, 스택장비 및 용접장비 등의 다양한 공정장비를 개발하고 있다. 화성 공정에서는 국책과제 진행으로 확보한 기술 기반으로 전극과 분리막의 미세한 화학적 결합 상태를 분석할 수 있는 SEM검사기도 개발하고 있다.

2024.11.08 14:51김윤희

中 CATL 전고체배터리 시제품 테스트...인력만 1천 명

중국 배터리 기업 CATL이 소용량 전고체 배터리 테스트를 시작한다. 6일 중국 언론 완뎬오토에 따르면 CATL이 최근 황화물 방식으로 만든 전고체 배터리 20Ah 시제품 테스트 단계에 진입한다. CATL은 올해 전고체 배터리 연구개발 투자를 늘리면서, 이미 전고체 배터리 연구개발 인력을 1천 명으로 확대했다. 매체가 인용한 관계자에 따르면, CATL은 최근 삼원계 리튬 배터리의 에너지 밀도를 500Wh/kg로 늘렸다. 이는 기존 배터리 보다 40% 이상 높아진 것이다. 단 충전 속도와 순환 수명은 아직 기대치에 이르지 못했다. 전고체 배터리 시제품 테스트 공정은 통상 1Ah부터 시작해 대용량으로 진행된다. 1Ah 시제품 단계에서는 배터리 재료의 우열을 테스트하며, 10Ah 시제품으로는 주로 배터리의 성능을 테스트 한다. 20Ah 시제품 단계에서는 배터리 솔루션의 초기 모델을 정하고, 생산 기술에 대한 모색을 하게 된다. 20Ah 용량은 전기 자전거, 전동킥보드, 전동스쿠터 등에 장착될 수 있는 용량이다. 지난 4월 중국 언론 졔몐신원에 따르면 CATL의 우카이 수석 과학자는 2027년까지 전기차용 전고체 배터리 성숙도 평가 기준 7~8단계(1~9단계 중)에 도달하는 게 목표라고 밝힌 바 있다. 현재는 4단계 수준이라고 덧붙였다. 7~8단계는 전고체 배터리의 소량 생산이 가능하지만 대량 생산에는 아직 원가 등 문제가 있는 단계다. CATL의 청리우췬 회장 역시 올해 3월 영국 파이낸셜타임즈와 인터뷰에서 전고체 배터리를 언급하면서, 아직 기술의 성과가 충분치 않으며 내구성이 부족하고 안전 문제가 남아있다고 언급한 바 있다.

2024.11.07 08:36유효정

'3분기 호실적' 삼성전기, AI·전장으로 4분기 난관 돌파

삼성전기가 AI·전장 등 고부가 사업 확대로 올 3분기 매출 및 영업이익 모두 성장세를 이뤄냈다. 그러나 당초 증권가 컨센서스 대비 수익성이 부진했으며, 올 4분기 MLCC 출하량 감소가 예상되는 등 대외적인 불확실성도 여전한 상황이다. 이에 삼성전기는 고부가 제품의 공급을 지속 늘려나갈 계획이다. 나아가 실리콘 커패시터, 전장용 하이브리드 렌즈 등 중장기적인 성장 동력도 확보하고 있다. 특히 실리콘 커패시터의 경우 올 연말부터 반도체 고객사에 양산 공급을 시작하는 등 뚜렷한 성과를 거둘 것으로 예상된다. ■ 고부가 MLCC·FCBGA로 AI·전장 시장 겨냥 삼성전기는 지난 3분기 연결기준으로 매출 2조 6천153억원, 영업이익 2천249억원을 기록했다고 밝혔다. 전년동기 대비 매출은 2천586억원(11%), 영업이익은 368억원(20%) 증가했다. 전분기 대비로는 매출이 427억원(2%), 영업이익이 134억원(6%) 늘었다. 다만 올 3분기 영업이익은 기존 증권가 컨센서스인 2천526억원을 밑돌았다. 삼성전기는 "AI·전장·서버 등 시장 성장으로 AI용 MLCC 및 전장용 카메라 모듈과 서버용 반도체 패키지기판 등 고부가 제품 공급이 늘어 전년 동기, 전분기 대비 실적이 개선됐다"고 설명했다. 다만 4분기는 연말 계절성에 따른 부품 수요 감소 등으로 MLCC 전체 출하량이 소폭 감소할 것으로 관측된다. 이에 삼성전기는 기존 IT 위주에서 전장·산업용 등 고부가 제품 중심으로 거래선을 다변화하고 제품 경쟁력을 강화할 계획이다. 특히 AI 서버용 MLCC의 경우, 올해 관련 매출이 전년 대비 2배 이상 증가할 것으로 예상된다. AI 서버용 FCBGA 또한 CPU용을 중심으로 올해 매출이 전년 대비 약 2배 성장할 전망이다. AI 가속기용 제품도 양산이 시작될 예정이다. 삼성전기는 "4분기에는 외부 환경 불확실성으로 전분기 대비 약세 가능성이 있으나, 고부가 MLCC와 FCBGA 등의 성장 추세는 이어질 것으로 전망된다"며 "내년도에는 AI 서버의 고성장세 지속, PC 및 스마트폰에서의 온디바이스 AI 확산, 전장용 MLCC 사업 확대 등으로 전년 대비 성장할 것"이라고 밝혔다. ■ 실리콘 커패시터 등 미래 성장동력 확보 향후 삼성전기는 실리콘 커패시터, 전장용 하이브리드 렌즈, 모바일용 소형 전고체 전지 등 다양한 신사업에 진출할 계획이다. 실리콘 커패시터는 기존 MLCC 대비 고온·고주파 등의 환경에서 신뢰성이 높다. 발열 및 전력효율성을 높이는 데에도 유리하다. 덕분에 HPC(고성능컴퓨팅)과 모바일 분야에서 점차 활용처가 늘어나는 추세다. 삼성전기는 "AI 등 고성능 반도체 패키지기판을 중심으로 올 4분기부터 글로벌 반도체 업체향으로 양산을 시작할 예정"이라며 "내년에는 국내외 고객사로 공급망을 다변화할 계획"이라고 설명했다. 전장 카메라용 하이브리드 렌즈는 내년 양산 및 사업화를 준비하고 있다. 하이브리드 렌즈는 기존 카메라 소재인 유리와 플라스틱의 장점을 결합한 차세대 제품이다. 모바일용 소형 전고체 전지는 오는 2026년 양산을 목표로 하고 있다. 기존 리튬이온과 달리 산화물계 고체 전해질을 사용해, 안정성을 높이고 각형·원형 등 다양한 형태로 구현 가능한 것이 장점이다. 현재 삼성전기는 시제품을 제작해 웨어러블 기기 관련 고객사와 퀄(품질) 테스트를 진행 중인 것으로 알려졌다. 삼성전기는 "3개 제품 외에도 글라스(유리)기판 등도 기술 확보 및 제품 개발을 차질없이 진행 중"이라며 "향후에도 신사업 관련 진척 사항을 지속 공유할 것"이라고 밝혔다.

2024.10.29 15:36장경윤

美 배터리 스타트업, '전고체' B샘플 생산 시작

미국 배터리 스타트업 퀀텀스케이프가 전고체 배터리 B 샘플 생산을 시작했다. 전고체 배터리는 현재 리튬이온 배터리가 액체 전해질을 사용하는 것과 달리 고체 전해질을 사용해 에너지 밀도를 크게 높이면서도 폭발 위험을 획기적으로 줄이고, 극저온이나 고온 등 환경에서도 사용이 가능해 '꿈의 배터리'로도 불린다. 퀀텀스케이프는 23일(현지시간) 3분기 사업 실적을 발표하면서 전고체 B 샘플 'QSE-5 B' 소량 생산을 개시했다고 밝혔다. 생산된 샘플은 완성차 기업에 공급돼 전기차 탑재를 위한 테스트를 거칠 예정이다. B 샘플은 초기 제품 개발 단계에서 제작되는 최초의 샘플인 A 샘플을 보완해 고객사에 시제품으로 공급되는 샘플이다. 최종 단계인 C 샘플까지 고도화된 뒤 양산이 결정된다. 퀀텀스케이프의 전고체 배터리 B 샘플은 21.6Wh의 전력량을 지원하며 리터당 800Wh 이상의 에너지 밀도를 구현했다고 밝혔다. 15분 내 배터리 용량 10%에서 80%까지 도달하는 고속 충전 기능도 갖췄다. 에너지 밀도와 비용, 배터리 수명 측면에서 이점이 있는 무음극 기술도 적용될 전망이다. 퀀텀스케이프는 지난 2022년 말 24층 구조 전고체 배터리 A샘플을 완성차 기업에 공급하기 시작했다. 회사는 내년부터 전고체 배터리를 양산하겠다고 지난 3월 발표했고, 7월에는 폭스바겐의 전기차 배터리 자회사 파워코와 셀 제조 라이선스 계약을 체결했다. 폭스바게은 퀀텀스케이프 지분 17%를 보유하고 있다. 국내 배터리셀사를 비롯해 업계 주요 기업들은 꾸준히 전고체 배터리 연구개발을 진행 중이나, 아직 상용화된 제품은 없는 상태다. 다만 CATL, 토요타, LG에너지솔루션과 삼성SDI 등이 수 년 뒤 전고체 배터리를 상용화하겠다고 밝힌 바 있다. 업계에선 주요 배터리셀 기업들이 전고체 배터리 양산 시점을 예고하면서 근시일에 상용화가 이뤄질 것이라는 기대감이 있다. 반면 기술 특성상 제품 개발 이후 양산 난이도가 매우 높고, 비용도 커 아직까진 상용화 가능성을 높게 보기 어렵다는 의견도 존재한다.

2024.10.24 09:50김윤희

한·중 배터리 전쟁…차세대 배터리가 승부 가른다

"현재 한국 배터리 산업이 직면한 상황은 2010년 일본 배터리 산업 상황과 유사합니다. 한국의 맹추격에 일본이 당황했듯이, LFP 시장 급성장으로 한국이 중국에 역전당하는 모습을 보이고 있습니다." 강석훈 KDB산업은행 회장은 24일 서울 강남구 한국과학기술회관에서 열린 이차전지 전문 콘퍼런스 'KABC 2024' 주제발표에서 이같이 말했다. 일본은 세계 최초 리튬코발트계(LCO) 전지 상용화에 성공하며 1990년대 세계 배터리 점유율 98%를 차지했으나, 2010년 이후 한국과 중국에 밀리며 현재 점유율은 14% 수준에 그친다. 강 회장은 "중국과의 격차가 쉽게 따라가기 어려울 정도로 커진 상황에서 결국 캐즘을 어떻게 극복하는지가 중요한 이슈"라며 "앞선 기술력을 통한 전고체와 같은 미래형 배터리 개발과 공급망 내재화 등이 중요하다"고 강조했다. ■ 美, 中 견제로 시간 얻은 K-배터리…전고체 등 차세대 기술 R&D 속도 김광주 SNE리서치 대표 역시 중국의 기술 굴기를 견제하기 위한 초격차 기술력을 강조했다. 김 대표는 "캐즘이라는 단어가 사실 대한민국에서만 쓰이지 중국은 캐즘이 아니다"며 "과거 일본의 배터리와 반도체를 벤치마킹했듯이, 이제는 중국의 배터리 산업과 국가 정책 등을 이제 역으로 우리나라에서 벤치마킹할 때가 됐다"고 일침했다. 그는 중국 업체들과의 가격 경쟁력을 갖추기 위한 기술력 강화를 역설했다. 김 대표는 "LFP 배터리 시장은 결국 가격 경쟁력이 중요한데, 국내 배터리사들이 내후년 LFP를 만들더라도 OEM에 공급하기 어려울 수 있다"며 "2026년보다 앞당겨서 속도를 내야 한다"고 제언했다. 이어 "배터리 화재 이슈가 있기 때문에 안정성이 높은 배터리를 만드는 것도 중요하다"며 "차세대 배터리가 그나마 중국보다 한국이 앞서기 때문에 무기를 빨리 만들어야 한다"고 덧붙였다. 그는 미국과 유럽의 규제가 중국 배터리기업 CATL 성장을 제어하고 컨트롤하는 역할을 하고 있다고 분석하면서, 현재 배터리 공급 과잉 상황이 해소되는 2027~2028년을 기회로 삼아야 한다고 조언했다. 김 대표가 언급한 차세대 배터리에는 대표적으로 전고체 배터리가 있다. 삼성SDI는 국내 배터리3사 중 가장 빠른 2027년 상용화를 목표로 개발 중이다. 고주영 삼성SDI 부사장은 "중국 배터리 제조사들이 반고체 배터리부터 먼저 상용화하고 있지만 저희는 전고체 배터리를 먼저 상용화하기로 했다"며 "다른 경쟁업체들은 음극에 흑연과 실리콘을 사용하지만, 전고체 배터리에 무음극 기술을 적용했으며 다른 차세대 배터리에도 이 기술을 다 쓸 수 있다"고 설명했다. 이어 "전고체 배터리만 하는 것이 아니라 애플리케이션 별로 다르게 리튬황, 반고체, 소듐이온 배터리 등 다양한 차세대 배터리를 다 개발 중"이라고 밝혔다. SK온은 전기차 대중화를 가로막는 요소 중 하나인 전기차 열폭주 방지 기술 개발에도 열심이다. 안전화재 발생 시 배터리 팩 전체로 열이 번지지 않도록 안전성을 높인 S-PACK(팩)이 대표적이다. 이존하 SK온 연구위원(부사장)은 "내열성을 키우고 강도를 높인 분리막도 개발 중"이라며 "현재 고강도 분리막에 이중 고내열 코팅을 하는 것이 3세대고, 향후 고내열 고강도 분리막 원단에 고내열 이중 코팅(4세대)을 할 예정"이라고 밝혔다. ■ 美 견제 돌파구 찾는 CATL "LRS 모델 채택하고 해외자본 조달" 이날 CATL은 미국의 견제 속 세계 시장을 노리기 위한 다양한 전략을 발표했다. 차세대 기술 개발과 미국 규제를 회피하기 위한 사업 모델과 투자 방식을 강구하고 있다. CATL이 앞세우는 차세대 제품으로는 ▲배터리교체 기술 ▲센싱 플러스 배터리(10분 충전 500km 주행가능) ▲대형 트럭용 텍트란스 배터리(최대 15년 수명, 15분만 70% 충전) ▲ESS용 소듐이온배터리 등이 있다. 미국 정부는 CATL 등 중국 배터리 관련 업계를 겨냥한 규제를 강화하고 있다. 해외우려단체(FEOC) 지침 등이 대표적이다. FEOC가 생산한 배터리 부품을 장착한 전기차엔 IRA 보조금을 주지 않는다. 존 권 CATL 이사는 "7천500달러 세금 공제는 상당히 중요한 금액이며, 이 법안은 저희에게 큰 도전 과제가 됐다"며 "공급망 규제로 인해 미국에서 생산하고 판매하기 위해 'LRS 모델(라이선스, 로열티, 서비스 모델)'을 채택했다"고 말했다. LRS 모델은 예를 들어 전기차 생산업체인 포드, GM, 테슬라가 미국에서 공장에 투자하고 CATL이 해당 공장을 서비스하는 방식이다. 권 이사는 "글로벌 공급망 혼란은 유럽에서도 발생하고 있는데, 이러한 도전은 기술과 시장 혁신을 통해 해결될 것으로 생각한다"며 "그중 하나가 배터리 교환 기술로, 이 기술을 통해 전기차가 더 빠르게 확산될 수 있을 것이며, 단순한 이동 수단이 아닌 바퀴달린 스마트폰처럼 변할 것"이라고 강조했다. CATL은 미국 규제로 인해 다양한 투자 방법도 검토 중이다. 그는 "해외에서 조달한 자금으로 공동 투자뿐만 아니라 배터리 인프라 펀드에 투자하려고 한다"며 "다양한 자금 조달 방법을 모색하고 있다"고 했다.

2024.09.24 16:47류은주

삼성전기, 초소형 전고체 배터리 첫 개발…고객사 테스트 돌입

삼성전기가 '꿈의 배터리'라 불리는 전고체 배터리 개발에 성공했다. 현재 웨어러블 시장을 겨냥해 고객사와 품질 테스트를 진행 중인 것으로 알려졌다. 23일 업계에 따르면 삼성전기는 최근 웨어러블 디바이스용 초소형 전고체 배터리를 세계 최초로 개발했다. 이번에 개발한 전고체 배터리는 산화물계 소형 전고체 배터리다. 에너지 밀도는 200Wh/L급의 업계 최고 수준이다. 이는 리튬 이온 배터리보다 작은 사이즈로도 동등 수준의 에너지 밀도를 구현한 것으로, 삼성전기는 현재 시제품 평가 등 고객사 프로모션을 진행하고 있다. 전고체 배터리는 충방전에 필요한 전해질을 불연성 고체로 사용해 안전하고, 외부 충격에 견고하며 다양한 형태로 제작할 수 있고 초소형 크기로도 구현할 수 있다. 내부에 얇은 판을 말아서 배터리를 만드는 리튬 이온 배터리는 초소형화 제품의 경우 판이 접히는 부분에 주름 발생할 수 있고, 충전시 내부 부피 팽창으로 여분의 추가 공간이 필요해 초소형화에는 한계가 있다. 삼성전기가 개발한 산화물계 전고체 배터리로 초소형화의 한계를 극복했다. MLCC 공정과 유사하게 전극과 고체전해질 재료를 얇게 인쇄해 번갈아 쌓아 올린 후 절단하기 때문에 제작과정에서 주름이 발생하지 않는다. 또한 충전시 부피 변화도 매우 작아 여유공간이 필요 없으며, 리튬이온전지에서 필요한 분리막도 필요하지 않아 초소형화 구현에 성공했다. 삼성전기는 산화물계 소형 전고체 배터리를 개발하는데 MLCC의 기술 노하우를 적극 활용했다. 삼성전기는 산화물계 전고체 배터리 관련 다수의 특허를 확보해 사업화를 대비해 왔다. 최근 3년간 해외에 출원한 특허 수는 40여건에 이른다.

2024.09.23 09:14장경윤

KETI, 전고체전지 보호층 기술 개발…전기차 화재 위험 낮춘다

한국전자기술연구원(KETI·원장 신희동)은 고려대 유동주 교수팀, 성균관대 윤원섭 교수팀과 함께 전고체전지의 에너지 밀도와 안전성을 높이는 리튬금속 보호층 기술개발에 성공했다고 5일 밝혔다. 전고체전지는 기존 리튬이차전지와 달리 고체 형태의 전해질로 구성되기 때문에 폭발 위험이 없어 안전하면서도 에너지밀도가 높은 장점이 있어 현재 기술 상용화를 위한 범국가적 연구개발(R&D) 경쟁이 치열하다. 리튬금속 음극은 기존 흑연 음극보다 에너지밀도가 높은 최적 소재임에도 전해질과 리튬금속 사이에서 부반응이 발생하고 충전 시 음극 표면에 덴드라이트가 발생하기 때문에 전지 폭발 등 화재 가능성이나 전지 수명을 저하한다는 문제점을 안고 있었다. KETI 차세대전지연구센터는 나노 입자 실리콘 분말을 활용해 높은 이온 전도성을 가진 리튬금속 보호층을 개발, 최종적으로 리튬금속 전고체전지의 출력 성능을 높였다. 기술개발을 주도한 이긍종 연구원과 최승호 박사(선임연구원)에 따르면 나노 사이즈 실리콘 분말로 구성된 보호층은 리튬 금속과 실리콘-리튬 합금을 형성해 음극 표면의 덴드라이트 성장을 효과적으로 억제할 수 있음을 확인했다. 또 이번 연구로 개발한 합금 보호층 기술을 제작 공정에 적용해 높은 출력 환경에서의 안전성을 확보, 파우치형 셀 검증을 통해 기술 상용 가능성을 증명했다. 연구 결과는 에너지화학 분야의 저명한 국제학술지인 ACS 에너지 레터스(ACS Energy Letters, IF=19.3) 최신호(8월 발간)에 게재됐다. 유지상 KETI 차세대전지연구센터장(교신저자)은 “전고체전지의 에너지밀도를 높이기 위해서는 리튬금속 음극 적용이 필수적이나, 리튬 덴드라이트 현상은 전지 개발의 큰 걸림돌로 작용해왔다”며 “KETI 연구진이 개발한 리튬금속 보호층 기술은 대면적화가 가능해 전고체전지 성능을 향상하는 핵심 기술이 될 것으로 기대한다”고 밝혔다. 한편, 연구 성과는 산업통상자원부·한국산업기술기획평가원의 지원을 받은 자동차산업기술개발사업과 과학기술정보통신부·한국연구재단이 추진하는 STEAM 연구사업을 통해 개발됐다.

2024.09.06 11:58주문정

롯데에너지머티, '전고체 배터리' 소재 파일럿 공장 완공

롯데에너지머티리얼즈(대표 김연섭)는 전북 익산2공장에 150억원을 투자해 차세대 전고체 배터리의 핵심 소재인 '황화물계 고체전해질' 생산을 위한 파일럿 공장을 완공했다고 5일 밝혔다. 파일럿 공장은 부지 1천619㎡를 활용해 연산 70톤의 고체전해질을 생산할 수 있는 규모다. 인허가 승인이 마무리되는 이달 말부터 시가동에 들어가 연말에 초도 샘플을 생산할 계획이다. 롯데에너지머티리얼즈가 개발한 황화물계 고체전해질은 차별적 기술 경쟁력으로 ▲고이온전도 입도제어 기술 ▲수분안정성 및 고이온전도 조성 ▲건식·습식 합성 등 다양한 양산 공정개발 능력을 보유한 것이 특징이다. 고체전해질 입자의 크기와 분포를 조절하는 고이온전도 입도제어 기술은 배터리의 충방전 속도와 효율 개선에 기여한다. 수분안정성 조성을 통해서는 황화물계 고체전해질이 수분에 노출돼도 화학적 구조와 성능이 유지돼 배터리 성능이 저하되거나 수명이 단축되는 단점을 극복해준다. 고이온전도 조성으로 리튬 이온이 고체전해질 내에서 빠르고 효율적으로 이동하도록 도와줌으로써 배터리의 충방전 속도는 더욱 향상된다. 황화물계 고체전해질의 합성 기술에 따라 배터리의 성능과 생산비용에 큰 영향을 미치는데 건식·습식 합성 등 다양한 양산 공정개발 능력으로 배터리의 대량 생산 가능성과 생산 비용 절감을 실현해준다. 롯데에너지머티리얼즈는 올해 말까지 시가동 및 안정화 단계를 거쳐 국내외 전고체 전지 관련 기업에 평가용 샘플을 제공할 예정이다. 내년까지 고객사 대상 최종 승인과 제품 공급계약을 확정하면 2026년 연산 1천200톤 규모 생산설비 증설을 시작으로 2027년 본격 양산할 계획이다. 특히 국내 최초로 개발을 완료한 니켈도금박과 연계해 전고체 소재 종합 솔루션을 제공한다는 전략이다. 앞서 롯데에너지머티리얼즈가 개발한 고객 맞춤형 니켈도금박은 니켈 두께와 동박의 강도를 고객사의 요구에 따라 다양하게 조절할 수 있다. 니켈 표면처리를 통해 활물질과의 접착력이 높고 화학 반응으로 인한 부식과 변색 없이 본래의 성질과 기능을 유지하는 고내식성을 보유한 것이 강점이다. 김연섭 롯데에너지머티리얼즈 대표이사는 “연구소 단계에서부터 고객사로부터 좋은 평가를 받았던 황화물계 고체전해질을 본격적으로 생산할 준비를 마쳤다”며 “전고체용 배터리 소재이자 차세대 배터리 음극 집전체인 니켈도금박과 함께 고객사 세일즈를 통해 전고체 시장에서 소재 선도 기업으로 앞서 나가겠다”고 밝혔다.

2024.09.05 11:11김윤희

닛산 "전고체 배터리, 스포츠카에 적합”…'하이퍼포스' 탑재될 듯

닛산이 개발 중인 전고체 배터리가 스포츠카 모델에 적합하다는 의견을 내놓음에 따라, 현재 개발 중인 전기 스포츠카 '하이퍼포스'에 탑재될 것이란 전망에 힘이 실렸다. 자동차 전문 매체 오토카와는 27일(현지시간) 이반 에스피노사 닛산 글로벌 제품 기획 담당 부사장와의 인터뷰를 보도했다. 인터뷰에서 에스피노사 부사장은 전고체 배터리 활용 분야로 스포츠카를 예로 들었다. 전고체 배터리가 보다 작은 공간에 많은 에너지가 탑재된다는 점을 고려했다. 지난 4월 닛산은 전기차용 전고체 배터리 파일럿 생산 라인을 공개하면서 오는 2028년까지 전고체 배터리가 탑재된 전기차를 선보이겠다고 밝힌 바 있다. 전고체 배터리 기반 스포츠카를 거론하자 오토카는 이에 해당되는 모델로 닛산이 지난해 10월 컨셉카를 공개한 하이퍼포스를 주목했다. 하이퍼포스는 닛산의 스포츠카 GT-R 전기차 모델로서 개발되는 것으로 추정되고 있다. 닛산도 컨셉카 공개와 함께 하이퍼포스에 전고체 배터리가 탑재될 예정이라고 했다. 다만 출시 시점은 2030년으로 언급했다. 닛산은 픽업트럭 등 다양한 차종에 전고체 배터리를 탑재한다는 계획이다. 에스피노사 부사장은 전고체 배터리 탑재 차량 출시 초기에는 다소 가격이 비쌀 수 있다고 했다.

2024.08.28 10:50김윤희

롯데에너지머티, 전고체 배터리용 동박 개발 완료

롯데에너지머티리얼즈(대표 김연섭)는 전고체 배터리용 니켈도금박 개발을 완료했다고 27일 밝혔다. 니켈도금박은 전해동박 양면에 니켈을 도금한 차세대 소재다. 황화물계 전고체용 배터리의 전극 집전체로서 우수한 전기 전도성, 부식에 강한 것이 특징이다. 롯데에너지머티리얼즈는 이 제품의 니켈 두께와 동박의 강도를 고객사 요구에 따라 조절할 수 있다고 강조했다. 니켈 표면처리를 통해 활물질과의 접착력이 높고 화학반응으로 인한 부식과 변색없이 본래의 성질과 기능을 유지하는 고내식성도 보유하고 있다고 덧붙였다. 일반적으로 리튬이온 배터리에는 현재 수준의 동박을 사용할 수 있다. 황화물계 전고체 배터리에는 황에 의해 동박이 부식되기 때문에 스테인리스(SUS), 니켈박, 니켈도금박 등이 필수적이다. SUS, 니켈박은 단가가 높아 원가경쟁력이 떨어져 기존 동박 양면에 도금하는 형태인 니켈도금박이 황화물계 고체전해질 배터리 소재로 주목받고 있다. 롯데에너지머티리얼즈는 니켈도금박 개발 초기부터 국내 배터리사와 협업해 전고체 배터리 공정에 최적화된 제품을 개발했다고 밝혔다. 특히 황화물계 고체전해질의 진입 장벽인 황에 의한 동박의 부식 및 경제성 문제를 극복한 것을 주요 성과로 꼽았다. 롯데에너지머티리얼즈는 국내 주요 고객사들과 니켈도금박 샘플 평가를 진행하고 있다. 추가로 활물질과의 접착력을 확보하기 위해 다양한 형태의 니켈 표면처리 연구도 병행하고 있으며, 향후 수주 단계에 이르면 별도 시장과 소통한다는 계획이다. 김연섭 롯데에너지머티리얼즈 대표는 “동박 산업은 업력뿐만 아니라 기술력, 자본력, 고객과의 바인딩 등 다양한 영역이 복합적으로 필요한 시장으로 후발주자가 진입하기 쉽지 않다”며 “당사는 축적된 기술력으로 차세대 동박 시장 주도권을 확보해 미래 먹거리 산업을 선점해 나가겠다”고 밝혔다.

2024.08.27 08:32김윤희

GIST-LG에너지솔루션-KETI, 화재없는 차세대 배터리 기술 개발

LG에너지솔루션과 GIST-KETI가 화재 위험이 거의 없어 꿈의 배터리로 불리는 '전고체 배터리' 신기술을 개발했다. 이 전고체 배터리는 양극과 음극 사이 액체 전해질을 고체로 대체하는 기술이다. 화재 및 폭발 위험도를 크게 낮출 수 있는 반면, 에너지 밀도는 극대화할 수 있다. 연구는 GIST 에너지융합대학원 김상륜 교수 연구팀과 LG에너지솔루션 연구팀, 한국전자기술연구원(KETI) 차세대전지연구센터가 공동으로 진행했다. 이들은 기존 아지로다이트(은, 게르마늄, 황이 결합된 희귀광물) 구조의 황화물계 고체 전해질이 갖고 있던 한계(불안정한 반응 등)를 극복했다. 고전압, 고전류에서도 우수한 안정성으로 구동된다. 연구팀은 "NCM(니켈, 코발트, 망간)/Li(리튬)을 양극재와 음극재로 사용하는 전고체 배터리의 고체 전해질을 제공할 수 있을 것"으로 기대했다. 수소화-황화물계 고체전해질을 통해 이 기술을 NCM/Li 전고체 배터리에 적용한 결과, 고전류 밀도에서 200회 충, 방전 후에도 쿨롱 효율이 100%에 근접하는 가역적인 방전용량을 나타냈다. 쿨롱 효율(Coulomb efficiency)는 전기화학적 장치에서 전기에너지를 화학에너지로 변환하는 효율을 나타내는 값이다. 김상륜 교수는 “향후 수소화물을 활용한 전고체 배터리뿐만 아니라 리튬이온 배터리, 소듐이온 배터리, 포타슘이온 배터리 등 의 차세대 배터리 기술 개발에 적용할 수 있을 것"으로 기대했다. 연구는 LG에너지솔루션이 지원하는 산학 공동연구 사업과 한국연구재단의 개인기초연구, 민군협력진흥원의 민군겸용기술개발사업의 지원을 받았다. 연구성과는 재료과학 분야 저명 국제학술지'ACS 에너지 레터스'에 (현지시간 8월21일)온라인으로 실렸다.

2024.08.22 21:53박희범

'꿈의 배터리' 전고체 상용화 박차…소재 개발 성과 가시화

리튬이온 배터리의 한계를 뛰어넘을 것으로 기대돼 '꿈의 배터리'로 불리는 전고체 배터리 상용화를 위해 업계가 연구개발(R&D)에 박차를 가하고 있다. 최근 들어 배터리셀사 외 소재 기업에서도 전고체 배터리 관련 사업에서 성과를 내는 등 기대감이 커지고 있다. 전고체 배터리는 기존 액체 형태 전해질 대신 고체 전해질을 사용하는 배터리다. 액체 전해질을 사용하는 것보다 에너지 밀도와 안정성을 높이고, 외부 충격에 따른 재료 누출이 없어 폭발 위험을 현저히 줄일 수 있다. 22일 업계에 따르면 에코프로, 엘앤에프, 롯데에너지머티리얼즈 등 배터리 소재 기업들이 전고체 소재 개발에 가시적인 성과를 내고 있다. 엘앤에프는 지난 14일 발표한 반기보고서 중 연구개발 활동에 '고용량 전고체 배터리셀용 8mAh/cm2급 대면적 전극 기술개발'을 추가했다. 앞서 등록돼 있던 '전고체전지용 6mAh/cm2 이상급 고성능 양극 전극 제조기술 개발' 외 전고체 배터리 관련 연구개발 활동이 추가됐다. 엘앤에프 관계자는 “전고체 전지 관련 개발을 오랫동안 지속해왔다”며 “개발이 잘 돼 사업 가시성이 높아진 상태”라고 설명했다. 에코프로비엠도 연구개발 활동에 '고이온전도성 고체전해질 개발'을 명시하고 있다. 회사는 지난 2022년 황화물계 고체 전해질 개발에 착수하고, 원재료인 황화리튬 개발 및 상용화를 위해 이수화학과 업무협약(MOU)을 맺은 바 있다. 롯데에너지머티리얼즈도 황화물계 고체 전해질 사업을 준비하고 있다. 회사는 이달 익산2공장에 파일럿 라인을 완공해 내달 시가공을 시작할 예정이다. 현재 국내외 고객사 4곳에 샘플 평가를 받고 있다. 롯데에너지머티리얼즈 관계자는 “차세대 전기차 배터리 소재로 고체 전해질, LFP 양극 활물질실리콘 음극재 등이 언급되면서 일찍이 연구개발을 해왔다”고 했다. 전고체 배터리는 기술적 난이도가 높아 상용화 시점을 가늠하기 어려울 것으로 예상돼왔으나, 최근 들어 배터리셀 업체들이 수 년 뒤 상용화가 가능할 것이란 전망을 내놓고 있다. 삼성SDI가 전고체 배터리 양산 시점을 2027년으로 밝혔고, LG에너지솔루션은 2030년경으로 예상하고 있다. 글로벌 시장 점유율 1위인 CATL은 2027년부터 전고체 배터리 소량을 양산할 수 있을 것으로 봤다. 중국은 전고체 배터리 산학연 협동 혁신 플랫폼(CASIP)을 올초 출범해 2030년까지 전고체 배터리를 양산하는 것을 목표로 하고 있다. 일본 자동차 기업인 토요타도 2027년 전고체 배터리를 출시하겠다고 밝힌 바 있다.

2024.08.22 08:58김윤희

中 5위 배터리社 "전고체 배터리, 200도씨 테스트 완료"

중국 상위권 전기차 배터리 기업이 전고체 배터리 기술 안전 검증을 마무리했다. 21일 중국 전기차 언론 디이뎬둥에 따르면, 중국 고션하이테크가 최근 열린 투자자 행사에서 전기차용 전고체 배터리 준비와 기본 성능 검증을 완료했다고 밝혔다. 이 회사는 엄격한 200도씨의 열 박스 테스트를 성공적으로 통과해 고연비와 높은 안전성을 가진 배터리 시스템을 제공할 수 있게 됐다고 설명했다. 고션하이테크는 지난 5월 전고체 기술을 채용한 '진스 배터리'를 공개했다. 에너지밀도가 350Wh/kg이며, 이는 주류 삼원계 리튬 배터리 대비 40% 이상 높은 것이다. 고션하이테크의 전고체 배터리는 황화물 전해질 방식을 택했다. 아지로다이트(은과 게르마늄을 함유한 희귀 황화물 광물) 구조를 기반으로 마이크로 나노화 처리를 통해 전해질의 전도성을 10mS/cm 이상으로 높였다. 30Ah 전고체 배터리는 에너지 밀도 350Wh/kg, 부피 에너지 밀도 800Wh/L을 달성할 수 있으며, 배터리 시스템은 3천 회 이상 사이클이 가능하다. 중국에서는 이미 유수 배터리 기업이 전고체 배터리 개발 완료 단계라며 양산을 선포했다. CATL은 2027년 전고체 배터리를 소량 생산하겠다고 밝힌 데 이어, 또다른 전기차 배터리 기업인 썬워다도 2026년 양산하겠단 계획을 공개한 바 있다. 상하이자동차그룹은 공장 입지 선정도 마치고 생산을 준비하고 있으며 GAC는 2026년 양산 및 자사 전기차에 탑재하겠다고 선언했다. 중국자동차동력배터리산업혁신연맹에 따르면, 올해 1~6월 중국 전기차 배터리 설치 순위 기준 CATL(46.38%), BYD(25.10%), CALB(6.87%), 이브에너지(4.21%)에 이어 고션하이테크는 3.56%로 5위를 차지했다.

2024.08.22 08:23유효정

'전기차 포비아'와 '캐즘' 빠진 배터리…"소재에 답이 있다"

"전고체 배터리가 화재 안전성 문제를 줄여주긴 하지만, 황화물계 전고체의 경우 황화수소가스가 발생하는 문제가 있는데 어떻게 생각하시나요." 화학경제연구원이 9일 FKI타워에서 개최한 '제2회 배터리 소재 및 미래기술 전망 세미나'에서 한 청중이 이같은 질문을 던졌다. 전고체 배터리는 인화성 액체 전해질을 고체 전해질로 대체해 화재 발생 가능성을 줄여준다. 하지만 황화물계 전고체 배터리의 경우 황이 물과 반응하면 유독가스인 황화수소(H2S)가 발생할 수 있다는 문제를 안고 있다. 산화물계는 재료 안정성이 높고 다루기 쉽지만, 전극 재료와 고체전해질 사이 계면 저항 문제가 크다. 이 때문에 대부분 배터리 제조 기업들이 액체 전해질에 준하는 이온전도도를 가진 황화물계 전고체 배터리를 개발 중이다. ■ 꿈의 배터리 '전고체'도 약점 있어..."가격·독성가스 문제 해결해야" 이같은 질문에 이정두 한국산업기술기획평가원 이차전지PD는 "수조탱크를 청소하다 돌아가시는 분들이 황화수소 때문"이라며 "조금만 노출되도 인체에 유해하기 때문에 그런 부분을 인지하고 있고 어떻게 대기중으로 더 빨리 거내는지에 대한 개발이 이뤄지고 있다"고 말했다. 이동욱 에코프로비엠 이사도 전고체 배터리 개발 방향성을 언급했다. 이 이사는 "황화물계 고체 전해질은 매우 취약한 수분 안정성이 개선돼야 한다"며 "또 수분과 만나면 H2S가 나오기 때문에 전고체 전지를 장착한 전기차가 과연 안전한가에 대해서는 사실 우리가 많이 고민을 해봐야 하는 부분이 있다"고 말했다. 이어 "H2S의 경우 물에 접촉되면 (사람이)가스에 노출될 가능성이 있는데 화재와 무관하게 가스 중독 문제가 생길 수 있다"며 "향후에는 고체 전해질을 썼을 때 H2S를 어떻게 제어하느냐가 큰 화두가 될 것"이라고 답했다. 독성가스 문제 외에도 양산성(경제성) 문제도 해결해야 한다. 이날 '설폰 유기결정 전해질 적용 전고체 전지 개발 현황'을 주제로 발표한 이호춘 솔리텍 대표는 가격 장벽에 대해 언급했다. 그는 "전기차에 전고체 배터리를 탑재하면 기존 리튬이온배터리를 황화물계 전고체 배터리로 바꾼다하면 1억원짜리 전기차가 최소 2억~3억원으로 비싸질 것"이라며 "하지만 새로운 고체 전해질 크리스털라이트는 10% 수준 가격 상승만 예상된다"고 강조했다. 크리스털라이트는 솔리텍에서 개발한 고체 전해질로 녹는 점이 60~90도다. 황화물계처럼 돌멩이 두 개를 큰 압력으로 붙일 필요도, 다른 물질처럼 엄청 높은 온도로 가열할 필요도 없다. 90도 정도로 가열되면 액체 상태가 되지만 액체 상태일 때도 난연 성질이 유지된다는 것이 이 대표의 설명이다. 이 대표는 "고체 전해질 리튬 버전과 소듐 버전 등 다양한 가능성이 열려있다"며 "또 기존 액체 전해질-이차전지 제조 공정을 그대로 적용할 수 있고 원재료가 비싸지 않아 가격 경쟁력이 우수하다"고 부연했다. 그는 2025년 전기차용 전기체 전지를 개발하고 2027년 제품을 양산하는 것을 목표로 한다고 밝혔다. ■ 양극재 업계 캐즘 극복법…SIB로 ESS·납축전지 시장 공략 전기차 캐즘(일시적 수요 둔화)로 전방 산업이 둔화되자 배터리 소재 업계는 투자 속도 조절에 들어가는 등 실적이 주춤하는 상황이다. 양극재 기업 에코프로비엠은 에너지저장장치(ESS)와 납축전지 시장에서 새로운 기회를 모색 중이다. 이동욱 이사는 "소튬이온배터리(SIB)는 저온 효율과 급속 충전이 장점이지만, 에너지밀도 개선이 필요하다"며 "낮은 작동전압을 해결해야 하지만, 리튬이온 양극재 생산설비를 그대로 쓸 수 있는 것이 큰 장점"이라고 역설했다. 이어 "LFP 배터리 생산라인을 만들려면 수천억원 투자가 필요한데 지금같이 어려운 시기 충분히 생각해볼 수 있는 대안"이라며 "낮은 수명 개선을 위한 구조안정화가 숙제지만, LFP 전철을 밟지 않기 위해서는 관심가 개발이 필요하다"고 말했다. 에코프로비엠은 SIB 적용 ESS와 납축전지 시장도 바라보고 있다. 이동욱 이사는 "중국에서는 이미 SIB ESS 가동을 시작했으며, LFP와 소듐(나트륨)이온 배터리가 향후 크게 경쟁할 것으로 예상된다"며 "2025년 이후 본격 양산을 시작하면 LFP 배터리 가격의 83% 수준의 경쟁력이 있다고 판단한다"고 주장했다. 이어 "이륜차 삼륜차를 많이 사용하는 동남아와 인도 시장을 노리고 있다"며 "납축전지 대비 SIB가 에너지 밀도 수명 등에서 성능이 우위에 있으며 가격 경쟁력도 충분하다"고 강조했다. 박홍규 LG화학 상무는 캐즘 대응 방법으로 소비자 구매력 향상과 제품 경쟁력 강화, 무엇보다 충전 인프라 확보가 필요하다고 지적했다. 그는 "과거 마차에서 내연차로 넘어갈 때 인프라가 없어서 캐즘이 지속됐듯이 인프라가 확충돼야 근본적인 가격을 떨어뜨릴 수 있다"고 부연했다. ■ "전기차 전환 명분은 탄소 저감…사용 후 배터리 시장 대비해야" 이날 세미나에서는 향후 사용 후 배터리 시장이 중요해질 것에 대비해야 한다는 제언도 있었다. 이정두 한국산업기술기획평가원 이차전지PD는 "내연기관에서 전기차 전환 움직임이 있었던 것은 탄소 저감을 위해서였다"며 "모든 산업에 있어 친환경 기술이 임베디드가 돼야 한다"고 했다. 그러기 위해 사용 후 배터리는 '폐기물'이 아닌 '제품'으로서 인정받아야 한다는 점을 강조했다. 이정두 PD는 "제품이 된다는 것은 가격이 형성되고, 책정되고 또 유통이 된다는 것"이라며 "그러기 위해서는 재사용이 안전한지에 대한 진단과 검사가 필요하다"고 했다. 이동욱 에코프로비엠 이사도 "결국 10년 뒤 20년뒤 사용 후 배터리가 쏟아져 나올 때를 대비해 클로즈드 루프(양극 소재 밸류체인)가 중요하다"며 "양극재 가격 경쟁이 치열한데 조금이라도 재료원가를 줄이는 방법이 리사이클 재료를 활용하는 것도 하나의 방법"이라고 했다. 이어 "리사이클 시장은 전기차 시장 성장 추세를 10년 후행한다"며 "2030년 배터리 셀 수요가 5.5TWh 정도 되는데 향후 2040년 쏟아질 폐배터리를 어떻게 활용하는지가 매우 중요한 화두가 될 것"이라고 강조했다.

2024.08.09 17:42류은주

삼성SDI, 불황에도 투자 곳간 푼다…전고체·46파이 개발 집중

지난해 국내 배터리셀 3사 중 상대적으로 투자에 보수적이었던 삼성SDI가 전방 시장이 둔화된 올해 투자에 적극 나서고 있다. 현재 일시적인 수요 정체(캐즘) 시기를 지나 중장기적으로는 시장이 급성장할 것이란 전망 하에 미래 성장 동력을 선제적으로 확보한다는 전략이다. 삼성SDI는 30일 2분기 실적발표 컨퍼런스콜에서 올해 상반기 투자액이 전년 동기 대비 두 배 이상이라며, 전고체 배터리나 지름 46mm 원통형 배터리인 '46파이' 등 중심의 투자를 지속 추진한다고 밝혔다. 전년 동기 대비 분기 실적이 두 자릿수 이상 하락했음에도 투자 계획을 유지하기로 한 것이다. 삼성SDI는 2분기 연결 기준 잠정 실적으로 매출 4조 4천501억원, 영업이익 2천802억원을 기록했다고 밝혔다. 전년 동기 대비 매출은 23.8%, 영업이익은 37.8% 하락한 수치다. 김윤태 삼성SDI 경영지원실 상무는 "배터리 사업의 중장기 성장성에는 변화가 없다고 본다"며 "올해는 헝가리 법인 증설과 미주 스텔란티스와의 합작(JV) 1공장 건설 등 확보된 수요 대응과 전고체 배터리, 46파이 배터리 등 중장기 성장을 위한 필수적 투자를 집행하고 있어 계획에 큰 변동이 없다"고 말했다. 다만 "단기적 전기차 수요 약세 지속과 OEM들의 전동화 전략 변화도 감지된다"며 "시장 변화를 적극적으로 모니터링해 시장에 맞춘 최적의 투자 결정을 할 것"이라고 덧붙였다. 차세대 배터리로 공을 들이고 있는 전고체 배터리의 경우 하반기엔 생산 공법 확정과 더불어 일부 시설 투자도 진행할 계획이다. 손미카엘 삼성SDI 중대형전지 전략마케팅실장은 "2분기 들어 기존 고객 외 글로벌 프리미엄 OEM의 추가 요청으로 샘플을 공급해 성능 평가를 진행하고 있고, 개발 로드맵 상 목표한 성능 수준도 확보했다"며 "배터리 크기와 용량을 확대해 다음 단계 샘플을 생산 및 공급하고, 제품 양산을 위해 고객과 프로젝트 논의를 보다 구체화해나갈 계획이 있다"고 했다. 46파이 배터리의 경우 최근 마이크로모빌리티 관련 프로젝트를 수주해 내년 초 양산을 개시할 계획이다. 조한재 삼성SDI 소형전지사업부 전략마케팅팀장 부사장은 "비록 전기차 프로젝트는 아니지만 양산 시점을 기존 목표보다 1년 앞당겨 양산 능력과 제품 경쟁력을 시장에서 빨리 입증할 수 있게 됐다"며 "주요 OEM들과도 논의를 활발히 진행해오고 있어 전기차용으로도 단기간 내에 가시적 성과를 낼 것으로 기대한다"고 밝혔다. 삼성SDI는 캐즘이 길어지고 있는 전기차 시장에 대응해 중저가 모델용 제품과 전기차 과도기 속 인기가 높아진 플러그인하이브리드차(PHEV)용 배터리 공급을 준비 중이다. 손미카엘 실장은 "보급형 전기차 수요 증가에 대응하기 위해 코발트프리(NMX), 리튬인산철(LFP) 양극재를 활용한 플랫폼을 준비해왔다"며 "하반기 중 플랫폼 개발을 완료해 2026년 양산을 목표로 고객들과 구체적 논의 및 수주 활동을 진행 중"이라고 언급했다. PHEV 관련 신규 프로젝트 요청도 증가하고 있다고 덧붙였다. 삼성SDI는 최근 새 성장 동력으로 꼽히는 에너지저장장치(ESS) 산업에서 미국 최대 전력 기업인 넥스트에라에너지에 대규모 ESS 배터리 납품 계약을 체결하는 등 성과를 내고 있다. 손미카엘 실장은 "중국산 저가 제품이 점유율을 확대해왔으나 지정학적 리스크 등 우려가 커지면서 자사 제품 비즈니스 기회가 북미에서 확대되고 있다"며 "기존 제품인 SBB 용량 확대와 더불어 고품질 LFP 제품을 준비하고, 사업 확대를 위한 글로벌 현지 생산 거점 확보 등 다양한 전략을 검토 중"이라고 말했다. ESS 시장은 특히 최근 빅테크 기업의 기술 경쟁이 치열한 인공지능(AI) 데이터센터 관련 수요도 증가하는 추세다. 삼성SDI는 이와 관련된 ESS 배터리 납품 성과도 쌓았다고 강조했다. 윤경호 삼성SDI 전자제조사업부 상무는 "2030년까지 AI 관련 전력 소비량이 3배 이상 확대될 것으로 전망됨에 따라 전력 안정화를 위한 ESS와 데이터센터 필수 인프라인 무정전전원장치(UPS) 수요도 급증할 것"이라며 "SBB와 UPS를 활용해 대형 전력 회사들과 긴밀히 협력하고 있고 이미 내년, 내후년 물량까지 상당 부분 확보돼 있다"고 했다.

2024.07.30 13:59김윤희

삼성SDI 이어 LG엔솔도 잰걸음…전고체 배터리 경쟁 가속

차세대 고성능 전기차 배터리로 주목받는 전고체 배터리를 두고 일찍이 양산 계획을 밝힌 삼성SDI에 이어, LG에너지솔루션도 2030년 이전 개발 완료를 목표로 하는 등 국내 배터리셀 기업 간 경쟁이 가속화하고 있다. 양사는 23일 서울 강남구 과학기술회관에서 열린 'SNE 배터리 데이 2024'에서 차세대 배터리 개발 방향에 대해 이같이 밝혔다. 배터리 핵심 공급처인 전기차 시장이 최근 수요 정체(캐즘)를 겪고 있어, 보다 긴 주행 거리를 보장하고 가격도 보다 저렴한 전기차 배터리가 요구되고 있는 상황이다. LG에너지솔루션과 삼성SDI도 이런 환경을 고려해 차세대 배터리 포트폴리오를 준비 중이다. 전고체 배터리는 고사양 전기차를 위한 제품으로 개발 중이다. 중국 기업의 주력 제품인 리튬인산철(LFP) 배터리보다 높은 성능의 보급형 배터리 개발 계획도 세웠다. 중저가 배터리 시장을 되찾겠다는 의지다. 최근 전기차 업체들이 보급형 모델에 눈을 돌리면서 배터리 시장 주도권도 이에 맞는 LFP 배터리를 제공하는 중국 업체 쪽으로 많이 기울어졌다. 공정 단계 측면에선 공통적으로 건식 전극을 핵심 기술로 연구하고 있다. 기술의 난이도가 높지만 차세대 배터리에 적용할 경우 원가도 절감하고, 보다 고성능을 구현할 것으로 기대했다. ■LG엔솔 “2030년 이전 차세대 배터리 개발…'전고체' 기술력도 업계 앞서” 이날 연사로 나선 정근창 LG에너지솔루션 미래기술센터 부사장은 “리튬이온전지를 지속 개량함과 동시에 차세대 배터리 기술을 개발하고 있다”며 “고성능 부문은 황화물계 배터리로, 평균~하위 부문은 LFP와 리튬인산망간철리튬(LMFP) 배터리를 활용하면서 반고체 바이폴라 배터리로 가격 경쟁력을 강화해나갈 것”이라고 언급했다. 현재 개발 중인 차세대 배터리들은 적어도 2030년 이전에 개발을 마칠 것으로 전망했다. LG에너지솔루션은 지난 10여년간 차세대 배터리로 리튬황배터리를 개발해왔다. 정근창 부사장은 “시험 단에선 가장 우수한 성능과 수명을 기록했지만 범용화하는 데에는 어려움을 겪고 있다”면서도 “황은 가격이 저렴하면서도 에너지를 많이 담을 수 있어 시장에서 승산 있는 제품이 될 것”이라고 소개했다. 현 기술 수준에선 500Wh/kg 수준까지 에너지 밀도를 높였다. 정 부사장은 “안전성 문제가 고민인데, 고고도 무인기 활용 사례에 한해선 꽤 검증된 제품 설계를 가지고 있다”며 “리튬황 배터리를 처음 출시하고 활용 경험을 쌓아나가는 데 적절한 사례가 될 것”이라고 기대했다. 장기적으로는 항공 모빌리티에 활용할 만한 고에너지·고출력 특성을 지닌 배터리로도 활용하게 될 것으로 전망했다. 이를 위한 에너지 밀도와 출력 성능은 어느 정도 구현했고, 배터리 수명을 늘리는 데 기술 개발을 집중하고 있다. 전고체 배터리에 대해선 이전보다 기술력에 있어 자신감을 내비쳤다. 지난 3월만 해도 “보수적 관점에서 개발하고 있어 양산 시점이 늦어지고 있다”고 밝힌 데 비해 보다 긍정적으로 뉘앙스가 바뀌었다. 정 부사장은 전고체 배터리에 대해 “건식 전극 공정을 활용한 개발 단에선 가장 앞선 단계라고 생각한다”며 “높은 이온 전도도를 가진 조성물을 갖고 있고, 독자적인 나노 코팅으로 양극재를 보호하는 기술로 저항을 줄이고 수명을 늘릴 수 있다”고 강조했다. 활용 사례로는 고성능 전기차와 선박을 들었다. 높은 에너지 밀도가 강점인 리튬메탈전지도 개발 중이다. 정 부사장은 “성능은 어느 정도 구현이 되지만, 내구성을 높이는 것이 어려운 부분”이라며 “대부분의 리튬 전지 공정을 활용해 제품을 생산할 수 있는 것이 장점으로, 소형 모빌리티와 초소형 기기에서 활용 경험을 쌓은 뒤 자율주행차량 등 대규모 시장에 진입할 계획”이라고 했다. 바이폴라 배터리는 팩 구조를 단순화해 원가 경쟁력을 높일 제품으로 개발되고 있다. 정 부사장은 “건식 전극 공정을 활용하고 반고체 전해질을 활용하는 것이 특징”이라며 “상당히 어려움이 많지만 구현이 되면 중국산 배터리와 경쟁이 가능할 것”이라고 언급했다. ■ 삼성SDI “전고체 배터리 기술 검증 끝나…샘플 평가 매우 긍정적” 삼성SDI는 그 동안 하이니켈 니켈코발트알루미늄(NCA) 배터리 등 고사양 배터리 위주로 양산해왔다. 지난해부터는 전기차 시장 변화를 고려해 미드니켈 배터리, 코발트가 빠진 NMX 배터리, 기존 LFP 배터리보다 에너지 밀도를 높인 LFP+ 배터리 등 보급형 제품으로 포트폴리오 확장을 준비하고 있다. 폼팩터 차원에선 최근 수요가 확대될 것으로 전망되는 '46파이(지름 46mm)' 원통형 배터리 개발 현황을 소개했다. 고주영 삼성SDI 부사장은 이와 관련해 “올해 양산 준비를 완료해 고객 상황에 따라 양산 시점을 조율할 것”이라며 “다양한 고객 수요에 대응하는 측면에서 지름 외 높이는 다양하게 생산하려 한다”고 했다. LG에너지솔루션과 마찬가지로 건식 전극 공정도 개발 중이다. 고 부사장은 “스태킹은 와인딩 대비 속도가 느린 것이 단점이었는데, 이를 보완하고자 고속 스태킹 기술을 개발 중”이라고 언급했다. 회사는 차세대 배터리 중 고사양 제품으로 전고체 배터리를 개발 중이다. 전고체 배터리는 고체 전해질을 사용해 배터리 폭발과 화재 위험성을 크게 줄이면서도 에너지 밀도를 크게 높일 수 있는 '꿈의 배터리'로 불린다. 단 현재로선 양산 계획을 언급한 기업이 삼성SDI 외에 없다. 때문에 업계에선 양산 가능성에 대해 의구심을 품는 시선도 존재한다. 고 부사장은 전고체 배터리 기술이 사업화를 점칠 정도로 고도화됐다고 밝혔다. 고 부사장은 “삼성종합기술원(SAIT) 단에서 새로운 기술 개발을 진행하고, 어느 정도 발전이 이뤄지면 R&D 센터에서 해당 기술을 플랫폼화한 뒤 사업적으로 활용할 기술들이 회사 사업부서개발팀으로 이관된다”며 “현재 소듐 전고체 배터리, 산화물계 반고체 배터리는 SAIT 단에서 연구되고 있고 반고체 배터리와 리튬 이온 배터리, 리튬황 배터리는 R&D센터에서 연구를 진행 중”이라고 설명했다. 전고체 배터리는 이런 기술적 검증을 다 마친 단계에 이르렀다는 것이다. 고 부사장은 “샘플에 대한 고객 평가가 매우 긍정적”이라며 “하이니켈 배터리의 에너지 밀도를 더 높이는 건 이론적으로는 가능하나 안전성 문제로 한계가 있는데, 전해질을 액체에서 고체로 바꾸면서 안전성을 높이고, 전기차 개발 자유도도 올라갈 수 있다”고 강조했다. 고 부사장은 “지난해 미국 보스턴과 중국 상하이, 독일 뮌헨에 연구소를 개설하고 각지 유명 대학과 산학 협업하고 있다”며 “차세대 배터리 개발 속도를 높이기 위한 것”이라고 했다. 2027년 양산될 전고체 배터리의 폼팩터는 정해지지 않았다. 단 고 부사장은 “화재 안전성을 고려하면 궁극적으로는 각형으로 가게 될 것”이라며 “각형으로 배터리를 구축하는 데 필요한 가압 기술을 개발했고, 자동차 기업들과 2027년 제품 탑재 여부를 논의하고 있는 것”이라고 첨언했다.

2024.07.23 16:31김윤희

日 TDK, 에너지밀도 100배 높인 전고체 배터리 신소재 개발

일본 전자부품 제조기업 TDK가 전고체 배터리용 신소재 개발 소식을 알리자 애플워치 등에 전고체 배터리 탑재 가능성이 제기된다. TDK는 애플 배터리 공급업체다. 17일(현지시간) CNBC 등에 따르면 TDK는 에너지 밀도가 1리터당 1천 와트시(Wh)에 달할 소형 전고체 배터리용 신소재 개발에 성공했다고 밝혔다. 이는 TDK의 기존 대량 생산 전고체 배터리 에너지 밀도보다 약 100배 높은 수준이다. 산화물 기반 고체 전해질과 리튬 합금 양극을 사용한 올 세라믹 소재로 생산될 것으로 예상된다. 전하를 저장하는 배터리 용량이 높기 때문에 장치 크기를 줄이고 작동 시간을 늘릴 수 있다는 것이 회사 측의 설명이다. 무선 이어폰, 보청기, 스마트워치 등 인체와 직접 접촉하는 다양한 장치에 활용될 수 있다고도 부연했다. TDK는 내년부터 새로운 배터리 시제품 샘플을 고객들에게 배송할 계획이다. 일각에서는 TDK가 애플을 고객사로 두고 있기에 애플워치나 에어팟 등에 전고체 배터리가 탑재될 가능성도 거론되고 있다. 다만, TDK의 신소재는 세라믹 소재로 깨지기 쉬워 자동차나 스마트폰용 배터리 생산에는 적합하지 않아 대형 배터리 제조에는 한계가 있다.

2024.06.18 11:26류은주

SK온, 전고체 배터리 소재 '고분자 전해질' 개발

SK온이 상온에서도 구동할 수 있는 리튬메탈 배터리용 고분자 전해질 공동개발에 성공했다. 고(故) 굿 이너프 텍사스대학교 교수 연구팀과 함께 이룬 성과다. 고체 배터리 성능 개선에 기여하고, 나아가 전고체 배터리 개발에도 속도를 높일 것으로 기대된다. SK온은 굿 이너프 교수의 제자인 하디 카니 교수 연구팀과 신규 고분자 전해질인 'SIPE(single-ion conducting polymer electrolyte)'를 개발했다고 16일 밝혔다. 굿 이너프 교수는 리튬이온 배터리 용량을 2배로 늘린 배터리 선구자다. 2019년 97세에 노벨화학상을 받아 최고령 노벨상 수상 기록도 세웠다. 2020년부터 SK온과 리튬메탈 배터리를 구현하기 위한 '고체 전해질' 공동 개발을 진행해왔다. 지난해 6월 별세 후 제자인 카니 교수가 연구팀을 이끌고 있다. 고분자 전해질은 가격이 저렴하고 제조가 용이해 차세대 고체 배터리 소재로 각광받는다. 하지만 산화물계, 황화물계에 비해 이온전도도가 낮아 70~80°C의 고온에서만 구동하는 점이 극복해야 할 과제 중 하나로 여겨진다. SIPE는 이온전도도와 리튬 이온 운반율을 개선해 이를 해결했다. 기존 고분자 전해질 대비 상온 이온전도도를 약 10배(1.1x10-4S/cm)까지 끌어올렸으며, 리튬 이온 운반율 역시 0.2에서 0.92로 5배 가까이 늘렸다. 상온 구동이 가능한 배경이다. 리튬이온 전도도와 리튬 이온 운반율이 높아지면 배터리 출력 및 충전 성능도 향상된다. 실제 실험 결과, SIPE를 적용한 배터리는 저속 충방전(0.1C) 대비 고속 충방전(2C) 시 배터리 방전 용량이 77%로 유지됐다. 충전 시 1C는 전지용량 100%까지 1시간에 충전하는 속도를 의미한다. 고체 전해질은 이온 전도도가 낮아 고속 충전 시 방전 용량 저하가 두드러지는데, 이를 최소화한 셈이다. 고체 전해질 계면 안정성을 높여 덴드라이트 형성을 억제했다. 덴드라이트는 충방전 과정에서 리튬 이온이 양극과 음극을 오갈 때 음극 표면에 쌓이는 가지 모양의 결정체다. 배터리의 수명과 안전성을 저하시키는 원인 중 하나로 리튬메탈 배터리 상용화를 위한 숙제다. SIPE는 높은 기계적 내구성을 갖춰 대량 생산이 가능하며, 열적 안전성이 우수해 250℃ 이상 고온에도 견딜 수 있다. SK온은 차세대 복합계 고체 배터리에 적용할 경우 충전 속도와 저온 성능을 개선할 것으로 기대했다. 해당 연구는 전기화학 분야 학술지 '일렉트로케미컬 소사이어티'에 게재됐다. 김태경 SK온 차세대배터리센터장은 ”이번 연구 성과를 바탕으로 고분자 전해질을 적용한 고체 배터리 개발에 한층 속도를 높일 수 있을 것으로 기대한다”며 “SK온은 신규 소재 기술 경쟁력을 바탕으로 향후 차세대 배터리 분야의 성장 기회를 선점해 나갈 것”이라고 말했다. SK온은 고분자-산화물 복합계와 황화물계 등 두 종류의 전고체 배터리를 개발 중이다. 각각 2025년, 2026년 파일럿 시제품을 생산하고 2028년, 2029년에는 상용화 시제품을 생산한다는 목표다. 대전 배터리연구원에 건설 중인 황화물계 차세대 배터리 파일럿 플랜트는 내년 하반기 완공 예정이다.

2024.06.16 09:39김윤희

中, 전고체 배터리 개발에 1조 쏟아 붓는다

중국 정부가 전기차를 위한 전고체 배터리 개발을 지원한다. 29일 중국 언론 중궈르바오에 따르면, 중국이 전고체 배터리 개발에 60억 위안(약 1조 1천309억 원)을 투자해 CATL, BYD, 이치자동차, 상하이자동차, 지리자동차, 그리고 전고체 배터리 회사인 웨이란신넝위안 등 6개 기업의 기초 연구 개발을 지원할 예정이다. 이 프로젝트가 추진되면 중국 정부가 전고체 배터리 연구개발에 대규모 재정 지원을 제공한 첫 사례가 된다. 이 프로젝트는 자격을 갖춘 기업이 전고체 배터리 관련 기술에 관한 연구개발을 수행하도록 지원한다. 엄격한 심사를 거쳐 최종적으로 폴리머 및 황화물 등 여러 기술 방식에 초점을 맞춘 7개의 주요 프로젝트로 나뉘었다. 업계에서는 정부의 지원에 더해 기업 매칭 펀드 및 외부 자본 투자가 결합되면서 전고체 배터리 연구개발이 속도를 낼 것으로 보고 있다. 전고체 배터리는 기존 액체 리튬 배터리와 달리 고체 전해질을 사용해 높은 안전성, 높은 에너지 밀도 및 온도 적응성을 지닌다. 전기차 산업 구조를 뒤흔들 기술로 평가된다. 이에 중국에서는 최근 전고체 배터리 연구개발 및 양산 경쟁이 치열한 상황이다. 4월 11일 중국과학원 칭다오 바이오에너지과정연구소가 황화물 전해질 연구에서 진전을 이뤘다. 연구진은 20Ah 황화물 전고체 배터리 성형 생산라인 구축을 준비하고 있으며 2026년 황화물 전고체 배터리 생산을 계획하고 있다. 이튿날 중국 자동차 기업 GAC도 2026년 하이퍼 모델에 탑재할 전고체 배터리 기술을 발표했다. 이어 4월 28일엔 CATL의 우카이 수석 과학자가 2027년 저녹체 배터리 소량 생산 목표를 밝혔으며, 지난 달 24일엔 상하이자동차가 폴리머-무기 복합 전해질 기술 기반 전고체 배터리 양산 일정을 내놨다. 상하이 자동차의 전고체 배터리 생산라인 건설 프로젝트는 이미 시작됐으며 올해 3분기 착공한 이후 내년 완공돼 2026년 양산에 돌입한다.

2024.05.30 08:56유효정

中 상하이자동차 "2026년 전고체 배터리 양산"

중국 상하이자동차(SAIC)가 전고체 배터리 양산과 신차 탑재 일정을 공개했다. 25일 중국 언론 중관춘짜이셴에 따르면 상하이자동차는 2026년 전고체 배터리 양산을 시작하겠다고 밝혔다. 전고체 배터리는 높은 에너지 밀도, 빠른 충전 속도와 우수한 안전성 등 장점을 기반으로 기존 액체 기반 배터리 대비 성능과 신뢰성이 높다는 평가를 받는다. 전일 상하이자동차는 '상하이자동차그룹신재생에너지기술발표회'에서 ▲1단계 액체 함량 10% ▲2단계 액체 함량 5% ▲3단계 액체 함량 0% 순으로 3단계에 걸쳐 이뤄질 전고체 배터리 양산 계획을 공개했다. 액체 함량 10%인 1단계 제품은 이미 상하이자동차의 '즈이 L6'에 탑재됐다. 이어 액체 함량 5%인 2단계 제품은 내년 부터 양산되며 상하이자동차의 다른 전기 및 하이브리드 모델에 탑재된다. 이어 액체가 들어있지 않은 100% 고체 배터리를 2026년 양산하겠다는 게 상하이자동차의 목표다. 이 배터리가 탑재된 이 회사의 '즈이' 시리즈 신차가 2027년 출시 예정이다. 상하이자동차의 전고체 배터리는 폴리머-무기 복합 전해질 기술에 기반해 만들어지며, 첫 전고체 배터리 생산라인 건설 프로젝트가 이미 시작돼, 내년 완공된다. 1기 공장의 생산능력은 0.5GWh이며, 1단계 상품의 에너지 밀도가 400WH/kg 이상, 2단계 상품의 에너지 밀도가 500Wh/kg 이상이다. 상하이자동차는 고체 배터리뿐 아니라 에너지 폐쇄루프, 고효율 파워트레인, 지능형 섀시, 풀스택 소프트웨어 아키텍처 및 신규 전자 아키텍처 등 기술 등 기반 기술을 전면 업그레이드할 것이라고도 밝혔다.

2024.05.27 07:01유효정

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