전고체 배터리 (Solid-State Battery)

전고체 배터리(Solid-State Battery, SSB)는 기존 리튬이온 배터리 안에 든 액체 전해질을 고체로 바꾼 충전식 셀이다. 이 한 가지 변화로 같은 부피에 더 많은 에너지를 담고 화재 위험도 낮추는 걸 약속한다. 그래서 완성차 업체와 한국 셀 제조사들은 이 셀을 차세대 전기차를 가를 상으로 여기며, 누가 먼저 양산하느냐를 두고 경쟁하고 있다.

전고체 배터리란?

보통의 리튬이온 셀은 인화성 액체 전해질을 통해 이온을 오가게 한다. 전고체 배터리는 대신 세라믹, 폴리머, 황화물 같은 고체 전해질을 쓰는데, 더 조밀하고 불이 붙기 어렵다. 그 대가로 얻는 게 에너지 밀도다. 삼성SDI는 전고체 셀을 900Wh/L로 목표하는데, 지금 만드는 각형 셀보다 약 40% 높다(Samsung SDI). 문제는 시기다. 아직 양산화 단계라, 삼성SDI는 2027년 양산을 목표로 하고(electrive), LG에너지솔루션은 흑연 기반 전고체 전기차 셀을 2029년까지 상용화하는 걸 겨냥한다(Seoul Economic Daily).

전고체 배터리는 실제로 무엇을 해내나?

한국 제조사들만 달리는 경주가 아니다. 정유 그룹 이데미쓰(Idemitsu)와 황화물 고체 전해질을 함께 개발하는 토요타(Toyota)는 가장 공격적인 공개 목표를 내걸었다. 202728년에 최대 1,200km 주행거리를 10분 이하 충전으로 내는 전고체 셀을 상용화하겠다는 것이다(Toyota). 참고로 이 거리는 오늘날 액체 전해질 전기차가 한 번 충전으로 가는 거리의 대략 두 배이며, 그 바탕 화학은 450500Wh/kg에 이르는 에너지 밀도를 낸다. 토요타는 이 전환을 단순하게 표현한다.

“이는 전고체 배터리의 상용화가 이제 손에 닿는 미래의 일이 됐음을 뜻한다.” — Toyota Motor Corporation, Idemitsu and Toyota Announce Beginning of Cooperation toward Mass Production of All-Solid-State Batteries

‘손에 닿는다’는 솔직한 표현이다. 물리는 시제품 규모에서 입증됐지만, 어려운 부분은 양산이다. 황화물 전해질은 수분에 민감하고 크고 결함 없는 시트로 만들기가 까다롭기 때문이다. 셀 개념이 아니라 바로 이 제조 문제가, 이번 10년 후반을 가리키는 모든 일정이 실제로 거는 베팅이다.

전고체 배터리는 투자자에게 왜 중요한가?

전고체 배터리·에너지 저장 테마 안의 기술 베팅이다. 믿을 만하고 값싼 전고체 셀을 누가 먼저 상용화하느냐가 전기차 배터리 서열을 다시 짤 수 있지만, 2020년대 후반이라는 일정 탓에 오늘의 매출은 여전히 기존 셀과 그리드용 배터리 에너지 저장장치에서 나온다.

관련 용어·개념

자주 묻는 질문

전고체 배터리는 왜 리튬이온보다 나은가요?

불이 잘 붙는 액체 전해질을 고체로 바꾸면 에너지 밀도를 높이고 화재 위험을 줄일 수 있다. 삼성SDI는 현재 각형 셀보다 약 40% 높은 900 Wh/L 전고체 셀을 목표로 한다 (Samsung SDI).

전고체 배터리는 언제 양산되나요?

대부분의 일정이 이번 10년 후반을 가리킨다. 삼성SDI는 2027년 양산을 목표로 하고 (electrive), LG에너지솔루션은 흑연 기반 전고체 EV 셀을 2029년까지 상용화하는 것을 노린다 (Seoul Economic Daily).

전고체 배터리(ASB)란 무엇인가요?

전고체 배터리(ASB)는 반고체나 하이브리드 설계와 달리 액체 성분 없이 처음부터 끝까지 고체 전해질을 쓴다. 삼성SDI 같은 한국 셀 제조사들이 앞다퉈 양산하려는 형태가 바로 이것이다 (Samsung SDI).

출처

  1. 900Wh/L All Solid Battery Becomes Reality · Samsung SDI, 2024-09-01
  2. Samsung SDI to start mass production of solid-state batteries in 2027 · electrive, 2024-03-05
  3. LG Energy Solution to Commercialize Solid-State EV Batteries by 2029 · Seoul Economic Daily, 2026-02-18
  4. Idemitsu and Toyota Announce Beginning of Cooperation toward Mass Production of All-Solid-State Batteries for BEVs · Toyota Motor Corporation, 2023-10-12