배터리 판도 바꿀 '전고체' 시장 놓고 韓-日 각축전

'꿈의 배터리'로 불리는 전고체 배터리 개발을 두고 한국과 일본 기업들간 각축전이 펼쳐지고 있다. 

6일 관련업계에 따르면 한국과 일본의 배터리 업체들은 리튬이온배터리를 이을 차세대 제품으로 전고체 배터리로 낙점하고 기술개발에 역량을 집중하고 있다. 

전고체 배터리는 리튬이온전지의 핵심 소재 중 하나인 전해질이 액체가 아닌 고체인 전지로 유기 용매가 없어 불이 붙지 않아 안전성이 향상된다. 음극을 흑연·실리콘 대신 리튬 금속을 적용해 에너지밀도를 향상시킬 수 있는 것이 특징이다.

때문에 차세대 배터리로 불리고 있다. 현재 전기차 배터리의 최대 단점으로 지적되고 있는 안정성을 크게 높일 수 있는 만큼 시장의 판도를 바꿀 '게임체인저'로 평가되고 있다.

이에 따라 국내 배터리 업계도 개발에 총력을 기울이고 있다. 

삼성SDI는 이달부터 수원 연구소 내 전고체 배터리 파일럿 라인인 ‘S라인’을 가동하고 시제품 샘플 생산을 시작했다. 삼성SDI는 샘플 제작을 시작으로 전고체 배터리 개발 완성도를 높이기 위한 다양한 테스트를 진행할 계획이다. 양산 목표 시점은 2027년이다.

삼성SDI의 전고체 배터리는 독자 조성의 고체 전해질 소재와 리튬 음극재로 수명을 개선한 무음극 기술(Anode-less)이 특징이다.

특히 최윤호 삼성SDI 사장은 초격차 기술을 강조하며 전고체 배터리 상용화에 힘을 싣고 있다. 

최윤호 사장은 이달 1일 열린 53주년 창립기념일 기념사를 통해 "올해 삼성SDI의 비전에 한 걸음 더 다가가기 위한 본격적인 실행 단계에 접어 들었다"며 "전고체 배터리 파일럿 라인을 구축 완료해 하반기 시제품 생산을 앞두고 있고, 원형 46파이 배터리 M라인도 준공하는 등 차세대 제품의 개발과 양산을 준비하고 있다"고 강조했다.

LG에너지솔루션은 2026년 고분자계 전고체 배터리, 2030년 황화물계 전고체 배터리 상용화에 나설 방침이다. 이를 위해 충북 청주에 2024년까지 라인을 구축할 방침이다.

SK온도 2025년까지 전고체 배터리용 소재 개발을 위해 특수 환경설비를 갖춘 실험 공간과 대규모 양산 기술 확보를 위한 전고체 파일럿 생산 라인 등을 설치한다. SK온은 이를 통해 오는 2024년 하반기 전고체 배터리 시제품을 개발하고 2028년 상용화에 돌입하겠다는 목표다.

일본 기업들은 전고체 배터리를 재도약 하는 계기로 삼고 거센 추격에 나선 상태다. 기술개발은 물론 투자에 적극 나서고 있다. 

일본 니혼게이자이신문에 의하면 도요타는 2000년 이후 출원된 전고체 배터리 관련 특허 건수에서 1위(1311건)를 기록했으며 2위와 3위에도 일본 기업인 파나소닉홀딩스(445건), 이데미쓰코산(272건)이 이름을 올리고 있다. 

도요타는 지난달 '토요타 테크니컬 워크숍' 기술설명회를 개최하고 전고체 배터리에 대해서는 전기차 탑재를 목표로 실용화 단계에 돌입하겠다고 밝혔다. 

토요타는 현재 양산형 공법을 개발 중이며, 2027년 실용화에 도전한다는 목표다. 또한 퍼포먼스 버전의 차세대 각형 배터리와 비교해도 항속거리를 50% 향상시킨다는 계획이다. 

토요타가 개발 중인 전고체 배터리는 10분 이하의 충전으로 최대 1200km까지 달릴 수 있다. 토요타는 현재 글로벌 전동화 경쟁에서 후발주자로 평가받고 있지만 전고체 배터리가 실용화된다면 전기차 시장의 판세를 바꿀 가능성도 점쳐진다. 

일본 정부도 지원 사격에 적극적이다. 일본 정부는 지난해 3300억엔(약 3조원)의 추가경정예산을 편성해 도요타와 혼다 등 자동차 업체에 대한 직접 지원에 나섰다.

업계 관계자는 "전고체 배터리가 상용화되기까지 시간은 필요할 것으로 보인다"며 "시장의 판도를 바꿀 수 있을 것으로 기대되지만 제품의 안전성 등은 상용화가 이뤄진 이후 검증이 필요해 보인다"고 말했다.