2차전지 | 전고체 배터리

지난 5월, 삼성전자 이재용부회장과 현대차그룹 정의선 수석부회장이 차세대 배터리 사업을 위해서 만났다는 기사가 올라왔는데요.

차세대 배터리중에서 이 두회사는 꿈의 배터리라고 불리는 ‘전고체 배터리’에 집중을 한다고 합니다.

반도체 다음 우리나라를 성장하게 할 산업으로 전기차 배터리가 꼽히는 이 시대에, 삼성과 현대차가 손을 잡는 것은 기술 경쟁력을 기반 품질 경쟁력을 확보하면서 전기차 시장에서 주도권을 갖기 위함입니다.

 

| 전고체배터리가 무엇인가?

전고체 전지는 말 그대로 모든 부분이 고체로 이루어진 All Solid State 배터리입니다.

지금 많이 사용하는 리튬이온전지는 리튬이온에 전해질이 액체로 되어있고 나머지 양극, 음극, 분리막, 집전체는 고체로 되어있습니다. 전해질이 고체로 바뀌어 모든 구성 물질이 고체화 되어있다는 의미로 전고체배러티라고 합니다.

 

| 왜 전해질을 고체로 해야할까?

액체 전해질의 가장 큰 단점은 에너지 밀도 향상 과정에서 액체의 경우 폭발, 화재 가능성이 같이 올라간다는 것입니다. 배터리 업계의 개발 과제는 주행거리를 가장 멀리 갈 수 있는 배터리를 개발하기 위해서 에너지 밀도를 향상 시키는 것인데요. 이 밀도 향상은 양극과 음극의 전압과 전류량을 극대화시키면 가능한 부분입니다.

여기서 전압과 전류량을 높이기 위해서 유기 용매인 액체 전해질은 양극과 음극 사이에서 반응을 크게 한다는 것인데요. 액체의 반응성때문에 배터리 업계에서는 고체 전해질로 바꿔 양극과 음극의 전압과 전류량을 최대한 끌어올리려고 합니다.

 

 

| 전해질은 무엇을 하는가?

전해질은 리튬이온이 양극에서 음극으로 그리고 반대로 음극에서 양극으로 쉽게 이동할 수 있도록 돕는 물질인데요. 액체와 고체 전해질의 가장 중요한 이온 전도도를 높이기 위해서는 전극을 두껍게 하고, 흑연을 사용하던 음극에 리튬을 사용하는 방식으로 문제를 해결할 수 있을 것 같습니다.

시장에서 2030년대가 되어야 양산이 가능할 수 있다고 바라 봤는데, 도요타와 파나소닉이 전고체 배터리 연구가 빠르다고 하는데, 그래도 개발은 잘안되고 있나봅니다.

500킬로미터 이상의 주행거리를 확보하기 위해서는 양극재인 니켈을 늘리고, 음극재 실리콘을 늘리고, 공정 효율화가 진행되어야 한다고 합니다.

 

| 배터리 시장 지각 변동

삼성과 현대차가 손을 잡으면 LG화학과 SK이노베이션의 배터리에도 영향을 미칠 수 있습니다. 지금까지 LG화학 배터리와 SK이노베이션 배터리를 현대기아차에서 사용하면서 관계를 유지했는데, 이번에 삼성SDI의 배터리가 현대기아차 전기차에 확대 적용된다면 두 배터리회사는 다른 고객사를 확보해야합니다.

삼성은 글로벌 배터리 시장에서 상위권으로 들어가기 위해서는 현대차의 E-GMP 전기차 플랫폼에 배터리를 공급하고, 현대차는 안정적으로 고효율의 배터리를 받을 수 있게 됩니다.

 

앞으로 2차전지 배터리에 대해서 자주 이야기 하겠습니다.