'게임체인저' 전고체 배터리 개발 순풍

SK온 산화물계 적용 고체전해질 개발…삼성SDI 전고체 시제품 연내 양산

글로벌 배터리 시장에 게임체인저가 될 전고체 배터리 개발에 속도가 붙고 있다. SK온이 신고체전해질 개발에 성공한 데다 삼성SDI는 하반기부터 시제품 양산에 돌입하는 등 전고체 개발에 청신호가 켜졌다.

SK온은 지난달 31일 산화물계 신(新) 고체전해질 공동개발에 성공했다. 단국대학교 신소재공학과 박희정 교수 연구팀과 공동개발한 고체전해질은 리튬이온전도도를 크게 높였고, 대기 안정성까지 확보했다는 점에서 업계의 주목을 받고 있다.

통상 리튬이온전도도가 높을수록 배터리 출력이 커지고 고속으로 충전될 수 있다는 장점이 있다. 기존보다 70% (1.7 mS/cmz센티미터당 밀리지멘스)까지 리튬이온전도도를 개선하면서 세계 최고 수준으로 높였다.

SK온이 지난 3월 인터배터리 전시회에서 공개한 고분자복합계 전고체배터리 개발품.

특히 배터리 용량도 크게 늘릴 수 있어 전고체 배터리 상용화를 크게 앞당겼다는 평가를 받는다. SK온에 따르면 실제 배터리 제작에 적용할 경우, 이론적으로는 배터리 용량을 최대 25% 늘리는 것까지 가능하다. SK온은 산화물계에 우선 적용하고 전고체의 나머지 종류인 황화물계와 고분자계에도 적용할 수 있도록 기술력을 지속 개발한다는 방침이다.

앞서 SK온은 오는 2028년까지를 전고체 배터리 상용화 시점으로 잡았으나 이번 고체전해질 개발에 성공하면서 상용화 시점도 앞당겨질 것으로 기대된다. SK온의 경우 전고체 배터리 분야에서 다소 후발 주자로 평가받았지만 이를 계기로 국내 전고체 배터리 개발 경쟁에서 존재감을 키웠다는 평가다.

삼성SDI는 올해 하반기 전고체 배터리 시제품 양산을 앞두고 있다. 회사는 지난 3월 배터리 3사 중 처음으로 국내에 전고체 파일럿 라인을 완공한 데 이어 본격적인 배터리 샘플을 제작할 정도로 기술력이 올라왔다. 최윤호 삼성SDI 사장은 지난 6월 회사 창립 53주년 기념식에서 "전고체 배터리 파일럿 라인을 구축 완료해 하반기 시제품 생산을 앞두고 있다"고 공언한 바 있다.

특히 삼성SDI는 고분자계에 비해 기술적 난이도가 높은 황화물계 전고체 배터리 시제품을 양산한다. 이를 통해 오는 2027년까지 상용화에 들어간다는 구상이다. 고분자계 전고체의 경우 LG에너지솔루션이 2026년을 상용 단계로 잡았지만 황화물계의 경우 삼성SDI가 가장 빠른 상용화 시점을 잡았다. 

삼성SDI가 인터배터리 2023에서 공개한 전고체 배터리 모형 (사진=지디넷코리아)

LG에너지솔루션 역시 전고체 배터리 양산에 박차를 가하고 있다. 회사는 황화물계에 비해 기술적 난이도가 낮은 고분자계 전고체 배터리를 우선 양산한다는 방침이다. 또 2026년을 상용화 시점으로 잡고 고분자계와 황화물계 두 가지 종류 모두 기술 개발을 진행 중이다. 다만 기술적 난이도가 높은 황화물계의 경우 기술적 안정성을 갖추고 오는 2030년 상용화한다는 구상이다.