삼성SDI “전고체 배터리 2027년 양산 의심 없어…각형 폼팩터도 검토”

SNE리서치 ‘2024 NGBS’ 개최
삼성SDI “전고체 배터리 상업화팀 발족…각형 요구 많아”
LG엔솔 “리튬황 배터리 탑재 고고도무인기 OEM과 논의…조만간 결실”

▲25일 SNE리서치 주최로 열린 ‘넥스트 제너레이션 배터리 세미나(NGBS) 2024’에서 고주영 삼성SDI 부사장이 발표하고 있다. (김민서 기자 viajeporlune@)

전기차용 전고체 배터리(ASB)를 개발 중인 삼성SDI가 기존 파우치형 폼팩터(형태)와 함께 각형도 검토 중이라고 밝혔다.

고주영 삼성SDI 부사장은 25일 시장조사업체 SNE리서치 주최로 서울 강남구 한국과학기술회관에서 열린 ‘2024 넥스트 제너레이션 배터리 세미나(NGBS)’에 참석해 “프로토타입 샘플의 경우 파우치형을 활용하고 있는데, 각형에 대한 고객들의 요구가 많아 검토하는 상황”이라고 말했다.

전고체 배터리는 액체 전해질 대신 고체 전해질을 사용해 안정성과 에너지 밀도를 높인 ‘차세대 배터리’다. 삼성SDI는 2027년 양산을 목표로 황화물(설파이드)계 고체 전해질을 적용한 전고체 배터리를 개발 중이다.

고 부사장은 “황화물계는 이온전도도가 많이 떨어지지 않지만 수분과의 반응성이 있는 게 단점”이라면서도 “이 부분은 드라이룸 내 생산 환경 등을 조절해 충분히 컨트롤할 수 있기 때문에 황화물계를 선택했다”고 설명했다. 이어 “분리막을 빼고 리튬메탈 대신 무음극(Anodeless)을 선택해 더 높은 에너지 밀도를 구현하려고 한다”고 덧붙였다.

열안정성(thermal stability)과 관련한 테스트 결과도 공유했다. 기존 리튬이온 배터리의 경우 섭씨 130도 수준에서 전압이 떨어졌지만, 삼성SDI의 전고체 샘플은 170~180도에서 전압 하락 현상이 나타났다. 파우치형 외장재가 170도 수준에서 반응하기 때문에, 폼팩터를 각형으로 제조하면 열안정성은 더 높아질 수 있다는 설명이다.

고 부사장은 “‘인터배터리 2024’에서 고객사 3곳에 샘플을 제출했다고 했는데, 이후 샘플을 달라고 한 고객들이 더 생겼다”며 “팩이나 차량 검증(verification) 등에 대해서는 완성차 업체(OEM)들과 이야기를 활발하게 하는 상황”이라고 전했다.

이어 “지난해 말 ‘커머셜라이제이션(Commercialization·상용화)팀이 발족했고, 연구소 내 개발 조직이 상용화팀 안으로 들어오면서 중대형전지사업부로 옮겨졌다”며 “2027년 양산에 대해서는 한 번도 의심한 적 없다”고 강조했다.

▲25일 SNE리서치 주최로 열린 ‘넥스트 제너레이션 배터리 세미나(NGBS) 2024’에서 김석구 LG에너지솔루션 상무가 발표하고 있다. (김민서 기자 viajeporlune@)

LG에너지솔루션은 또 다른 차세대 배터리로 꼽히는 리튬황 배터리의 개발 현황을 공개했다. 리튬황 배터리는 양극에 황화합물, 음극에 리튬메탈을 사용해 무게당 에너지 밀도가 월등히 높다.

김석구 LG에너지솔루션 연구위원(상무)은 “2030년까지 나오는 리튬이온 배터리의 목표 에너지 밀도가 킬로그램(kg)당 300와트시(Wh)인 반면, 리튬황 배터리는 현재 에너지 밀도 수준이 400~500Wh/kg까지 나온다”며 “양극재를 황화합물로 바꾸면 재료비만 30~40% 절감되는 등 가격 장점도 갖췄다”고 설명했다.

이어 “OEM과 논의 중인 분야가 고고도무인기로, 조만간 결실을 맺지 않을까 생각한다”면서 “그다음으로는 도심항공교통(UAM)을 생각하고 있다”고 말했다.

전고체 배터리 개발과 관련해선 “셀뿐 아니라 시스템까지 연동해 개발해야 한다고 생각한다”며 “2030년 양산이 늦은 게 아니냐는 의견도 있는데 완벽한 제품을 만들기 위해 노력하고 있다고 생각해 달라”고 헸다. 향후 전기차뿐 아니라 에너지저장장치(ESS), 선박 등에도 적용할 계획이다.

배터리 충전 시간을 8분까지 단축시키는 급속충전 기술도 개발 중이다. 김 상무는 “급속충전에 유리한 실리콘 기반 음극재 연구와 함께 건식 공정, 배터리 관리 시스템(BMS) 등을 유기적으로 관리할 수 있는 시스템을 개발하고 있다”고 설명했다.