[환경일보] 리튬이온배터리는 높은 에너지 밀도와 긴 배터리 수명이라는 장점이 있어 현재까지도 많이 사용되고 있다. 그러나 리튬이온배터리의 낮은 안정성과 비싼 리튬의 가격이라는 단점 때문에 이를 대체할 수 있는 다양한 차세대 배터리에 대한 연구가 지속되고 있다. 이들 중 하나인 전고체 배터리는 높은 에너지 밀도와 출력, 안정성을 가지고 있어 각광받고 있으며 게임체인저로도 불리는 차세대 배터리에 해당한다. 그러나 전고체 배터리는 높은 기술적 난이도로 인해 아직까지도 상용화가 원활히 이뤄지지 않고 있다.

이러한 상황에서 전고체 배터리의 상용화를 위해 국내의 여러 기업에서 연구를 진행하고 있다. 국내 배터리 기업들이 전고체 배터리의 상용화를 위해 진행하는 노력은 인터배터리2025에서 찾아볼 수 있었다. 지금부터 국내 배터리 기업의 전고체 배터리 연구에 대한 현황과 전망에 대해 알아보자.

롯데화학군, 전고체 배터리 시장에서의 미래를 위한 여정

롯데화학군에 속하는 기업인 롯데케미칼, 롯데에너지머티리얼즈, 롯데인프라셀에서 이번 인터배터리에 공동으로 참가해 ‘Journey to the Future(미래로 향하는 여정)’라는 주제로 전시회에 참여했다. 롯데화학군에서는 전고체 배터리를 구성하는 배터리 4대 소재로 사용할 수 있는 소재와 관련 기술을 선보이며, 전고체 배터리 시장을 공략하기 위한 의지를 선보였다.

롯데화학군 부스에서 높은 이온전도성을 지닌 황화물계 고체전해질과 전기화학적 안정성이 우수한 할라이드계 고체전해질을 선보였다. 그리고 전고체 배터리에 적용할 수 있는 니켈 도금 동박을 소재로 쓴 음극 집전체를 선보였다. 이는 내열성이 우수하기 때문에 고온에서도 안정적으로 성능을 유지할 수 있다.

또한, 전고체 배터리의 개발을 위한 공정에 대해서도 찾아볼 수 있었다. 롯데화학군에서는 고체전해질의 이온전도도 및 수분 안정성 향상을 위한 제작 공정법 로드맵과 분리막 코팅 소재의 제조 기술을 공개했다. 그리고 황화물계 전고체 전지의 성능 열화를 개선하고 안정성을 높이기 위한 양극재 기술 연구계획을 밝혔다.

황화물계 전고체 배터리의 선두주자를 꿈꾸는 삼성SDI

국내 배터리 3사 중 하나인 삼성SDI에서 황화물계 전고체 배터리의 상용화 계획을 공개했다. 삼성SDI에서는 2027년 하반기에 황화물계 전고체 배터리의 상용화를 이룰 예정이라고 밝혔다.

실제로 2023년에 전고체 배터리 파일럿 라인을 구축한 이후로, 2024년에 성공적으로 샘플을 생산하는 데 성공하며 전고체 배터리의 개발 및 양산의 선두 주자로 자리 잡는 데 성공했다. 샘플 생산에 성공한 이후 삼성SDI에서는 고객사에 전고체 배터리 샘플을 공급하며 샘플에 대한 평가를 받고 있다. 또한, 전고체 배터리 양산을 위한 연구개발을 끊임없이 진행하며 2027년 상용화라는 목표 달성에 더욱 가까워지고 있다.

TDL, 차세대 배터리 시장 정조준

TDL은 전고체 배터리 및 고체 전해질 개발을 전문하는 기업으로, 배터리 소재 기술을 선보이며 주목받았다. 특히 산화물계 고체 전해질 양산과 관련된 기술을 공개했다. 전고체 배터리의 핵심 소재인 LLZO 기반 고체 전해질을 개발하고 있으며, 기존 제조 방식과 차별화된 기술을 중심으로 선보였다.

또한 단순히 고체 전해질뿐만 아니라, 하이브리드 고체 전해질 시트, 양극과 음극 시트를 전시하며 전고체 배터리의 전반적인 소재 솔루션을 제시했다. TDL은 전고체 배터리 상용화에 대한 비전을 더욱 확고히 하며, 차세대 배터리 시장에서의 경쟁력을 강화할 것으로 기대된다.

로브, 전고체 배터리 소재에 집중한 기업

전고체 배터리 시장에서 핵심 소재를 연구 및 개발하는 기업이 있다. 바로 로브다. 이번 인터배터리에서 로브는 전고체 배터리에 사용되는 고체 전해질과 고체 전해질 제조용 원료를 선보였다. 특히 양극재의 원료 함유량과 원료 종류에 따른 차이를 설명하며, 차세대 전고체 배터리에서 요구되는 고용량 양극재 개발 방향을 제시했다. 또한, 산화물과 황화물 기반의 고체 전해질 솔루션을 소개하며 다양한 응용 가능성을 보였다. 로브는 배터리 성능을 결정하는 소재 개발을 통해 전고체 배터리 상용화를 앞당기고 있다.

솔리비스, 몸집 키우기 준비

솔리비스는 이번 인터배터리에서 신제품과 개발 기술을 공개하며 주목받았다. 특히 ‘양극복합체용 고체전해질’과 ‘분리막용 고체전해질’을 선보이며, 성능에 대한 자신감을 보였다. 또한, 30여 개 이상의 자동차 및 배터리 관련 기업과 미팅을 진행하며 협력 가능성을 모색했다. 현재, 솔리비스는 강원도 횡성군에 대규모 고체 전해질 생산 플랜트를 건설 중이며, 본격적인 양산 체제 구축을 준비하고 있다. 이에 따라 향후 전고체 배터리 시장에서의 행보가 기대된다.

전고체 배터리, 기술혁신과 상용화 코앞

최근 소형 전고체 배터리 개발 소식과 함께 중국과 한국이 2030년 전고체 배터리차를 본격적으로 양산할 계획을 발표하며 전고체 배터리 시장에 대한 기대감이 커지고 있다. 인터배터리2025에서 각국의 기업들이 개발한 기술들을 선보이며 기대감을 확신으로 바꿨다.

전 세계 배터리 기업들은 전고체 배터리 시장에서 패권을 잡기 위해 기술 경쟁을 가속화하고 있으며, 이를 통해 전고체 산업이 올바른 방향으로 나아가고 있음을 보여주고 있다. 전고체 배터리는 리튬이온 배터리의 한계를 극복할 게임체인저로 평가되며, 상용화가 멀지 않았음을 느낄 수 있었다. 앞으로 전기차, 에너지 저장 시스템 등 다양한 산업에서 핵심 역할을 할 것으로 기대된다.