xEV 트렌드 코리아 2021에 따르면 전기차를 구매할 의사가 있는 응답자 중 87%가 5년 이내 구매하겠다고 답했다. 또한 전기차 구매 시 가장 고려하는 것으로 32%가 주행거리를 꼽았다.
주행거리가 길다는 것은 배터리가 많이 실리고 효율이 좋다는 것을 의미하며 배터리가 전기차 경쟁의 성패를 가를 가장 중요한 핵심 부품인 것이다. 이에 대해 주목할 만한 소식이 있어 소개하려 한다.
전기차 게임 체인저, 전고체 배터리
- 하이브리드 리튬 메탈 배터리
- 미국 스타트업 SES
- 기술 표준 선점 경쟁
하이브리드 리튬 메탈 배터리
28일 업계에 따르면 세계 3대 전고체 배터리 스타트업 미국 SES가 11월 3일 첫 하이브리드 리튬 메탈 배터리를 선보인다고 한다. SES는 국내 대표 기업, 현대차, SK 등에서 투자받은 스타트업이라 더욱 관심을 모았다.
전고체 배터리란?
- 리튬이온이 이동하는 전해질을 고체로 만든 배터리를 말한다. 장점은 에너지 밀도가 높고 대용량 구현이 가능하며 전해질이 불연성 고체이기 때문에 발화 가능성이 낮아 안전하다.
전고체 배터리의 한계
리튬이온 배터리에 비해 전해질이 고체인 전고체 배터리는 부피를 획기적으로 줄일 수 있다. 부피가 줄어든 만큼 전기차에 보다 높은 효율의 배터리를 많이 장착할 수 있고, 긴 주행거리를 가질 수 있다.
그러나 기술적인 한계도 있었다. 전해질이 100% 고체이다 보니 이온 전도도가 떨어지고 계면 저항이 커졌다. 또한 배터리 폭발 및 성능 저하의 원인이 되는 덴드라이트(전지 음극에 리튬이 나뭇가지처럼 자라는) 현상도 나타났다.
미국 스타트업 솔리드 에너지 시스템
SES는 (Solid Energy System) 이러한 전고체 배터리의 한계를 뛰어넘는 하이브리드 리튬 메탈 배터리를 실제 제품으로 개발했다.
하이브리드 (hybrid)라는 이름답게 전해질을 100% 고체가 아니라 10% 정도 액체를 채웠다. 이로써 이온 전도도가 떨어지는 것을 막을 수 있었다. 덴드라이트 현상 또한 용해 프로토콜 기술로 해결했다.
이러한 하이브리드 리튬 메탈 배터리 성능은 획기적이었다. 에너지 밀도 935Wh/L에 이르고 12분 만에 배터리 잔량 10%에서 90%까지 고속 충전이 가능하다. (실제 무게: 0.98kg)
또한 충전 및 방전을 800번 반복해도 배터리 성능이 80%를 유지하며 내구성도 뛰어나다. SES는 다음 달 뉴욕 증권거래소에 IVAN과 인수합병을 통해 상장할 계획이다.
완성차 - 배터리 - 스타트업 협업
- 미국 솔리드 파워: Solid Powe 상장 예정
- 미국 퀀텀 스케이프: QuantumScape (Nasdaq: QS)
미국 솔리드 파워
미국 솔리드 파워는 SK이노베이션과 손을 잡았다. 두 회사도 마찬가지로 전고체 배터리를 개발하고 있지만 SES와 달리 실리콘 음극재를 개발한다고 한다. 한 번 충전으로 930km를 주행할 수 있게 하는 배터리다.
또한 기존 리튬이온 배터리 제조설비에서도 전고체 배터리를 생산할 수 있도록 개발한다는 계획이다. 전고체 배터리 전용 생산에 대한 설비투자 비용과 시기를 단축시키려는 전략이다.
완성차 업체인 포드와 BMW는 솔리드 파워의 주요 투자자로서 내년까지 테스트 배터리를 공급받기로 했다.
미국 퀀텀 스케이프
글로벌 컨설팅회사 AlixPartners에 따르면 지금까지 주요 배터리 스타트업이 받은 투자액으로 추산되는 20억 달러 중 절반이 퀀텀 스케이프에 투입되었다 분석했다.
퀀텀 스케이프는 독일의 완성차 업체, 폭스바겐과 손을 잡았으며 현재 전고체 배터리 대장주로서 나스닥에 상장되어 있다.
결론
전고체 배터리 개발은 글로벌 전기차 시장에 혁신과 같은 기술이다. 가장 효율적이고 경제적인 기술이 전고체 배터리의 표준이 될 것이고, 그 기술을 가진 완성차가 전기차 시장에 패권을 가질 것이다.
패권의 승자가 누가 될지, 관심 있게 지켜봐야 할 필요가 있다.
끝.
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참조 원문 기사 출처 - https://www.hankyung.com/economy/article/2021102812131
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