전기차 배터리 '성배', 전고체 배터리 경쟁 가속화

차세대 배터리 기술로 주목받는 전고체 배터리 개발 경쟁이 치열하게 이어지고 있다. 연구원, 자동차 제조업체, 배터리 제조업체들은 몇 분 만에 재충전이 가능하고 더 안전하며 내구성이 뛰어난 배터리 개발을 위해 노력하고 있다. 이른바 '성배'(현재 기술의 한계를 극복하는 획기적인 기술)라고 불리는 이 기술은 전기차 시장의 혁신을 가져올 것으로 기대된다.

석유 및 가스 산업 관련 뉴스와 분석 데이터를 제공하는 웹사이트 오일프라이스닷컴은 14일(현지시간) "전고체 배터리의 장점은 생각보다 많다"며 이 같이 보도했다.

이 매체에 따르면 전고체 배터리는 기존 리튬 이온 배터리보다 에너지 밀도가 높아 부피나 무게당 더 많은 에너지를 저장할 수 있다. 또한 충전 속도가 훨씬 빠르고 더 넓은 온도 범위에서 작동하며, 저렴한 재료로 만들 수 있다.

하지만 대량 생산에는 아직 많은 어려움이 남아 있다. 특히 충전 과정에서 발생하는 수상돌기 문제는 안전성과 수명을 단축시키는 주요 요인이었다.

최근 획기적인 연구 결과들이 속속 발표되고 있다. 하버드대 연구팀은 리튬 금속 양극에 마이크론 크기의 실리콘 입자를 사용해 수상돌기 형성을 막는 기술을 개발했다. 이 배터리는 6000회 충전 후에도 용량의 80%를 유지하며, 상용 흑연 음극보다 용량이 10배 높다는 성능을 보였다.

영국 리버풀대 연구팀은 리튬 이온 전도성이 높은 신소재를 합성했다. 이 소재는 무독성이며 지구에 풍부한 원소로 구성되어 있어 안전성과 에너지 용량 향상을 기대할 수 있다.

중국, 일본, 유럽 등에서는 정부와 기업이 협력하여 고체 배터리 개발에 힘쓰고 있다. 중국은 CASIP 이니셔티브를 통해 전기차 배터리 제조업체, 자동차 제조업체, 학계를 하나로 모아 시장 혁신을 주도하고 있다.

일본에서는 토요타가 2027~2028년까지 전고체 배터리 상용화를 목표로 하고 있다.

폭스바겐은 파워코를 통해 미국 기업 퀀텀스케이프와 협력해 1000회 이상 충전 가능한 고체 배터리 셀 개발에 성공했다.

하지만 아직 해결해야 할 과제는 남아 있다. 대량 생산 공정을 확립하고 확장하는 것이 중요하며, 배터리의 안전성과 내구성을 더욱 향상시켜야 한다.

전고체 배터리 개발 경쟁은 전기차 시장의 미래를 결정할 중요한 변수가 될 것이다. 앞으로 어떤 기술이 주류로 떠오를지, 그리고 시장은 어떻게 변화할지 귀추가 주목된다.


이태준 글로벌모터즈 기자 tjlee@g-enews.com