배터리 판도 바꿀 전고체 배터리, 어디까지 왔나

주요 셀사 외 스타트업도 R&D 통해 시제품 생산 속도…B샘플 개발 박차

차세대 배터리로 주목받는 전고체 배터리 상용화를 앞두고 배터리 기업 간 기술 경쟁이 치열하게 전개되고 있다. 

앞서 중국 상하이자동차는 2026년부터 전고체 배터리를 탑재한 전기차를 판매한다고 밝혔으며, 도요타는 2027년 전고체 배터리 양산을 목표로 하며, 혼다는 올해 전고체 배터리 시범 생산라인을 구축했다. 국내 셀 사 중에서는 삼성SDI가 가장 빠른 2027년 전고체 배터리를 상용화할 계획이다. 

28일 업계 등에 따르면 최근 중국 배터리 업체 파라시스에너지(이하 파라시스)는 전고체 배터리 개발 진행 상황을 공유했다. 

(사진=파라시스에너지)

파라시스는 자체 개발한 전고체 배터리 에너지 밀도가 400Wh/kg이 넘으며, 안정적인 셀 사이클을 유지하며 실제 테스트 단계에 들어섰다고 밝혔다. 앞서 파라시스는 500Wh/kg 에너지 밀도를 목표로 한다고 밝힌 바 있다.

이번에 개발한 샘플은 하이니켈 삼원계 양극재와 실리콘 고함량 음극재를 사용하는 황화물계 기반 배터리다. 파라시스에너지는 황화물계 외에도 산화물과 폴리머계 전고체 배터리 개발에서도 진전을 이뤘다고 밝혔다.

파라시스는 전고체배터리 개발에 앞서 총 3세대 반고체 배터리를 개발해 왔다. 1세대는 GAC 그룹, 지리 등 이미 완성차 업체에 납품을 완료했다. 2세대는 소량 양산 전 생산 검증 테스트를 완료했으며, 3세대 반고체 배터리는 에너지 밀도가 최대 400Wh/kg에 달하며, 현재 자동차 등급 인증과 개발 과정을 진행 중이다.

미국 스타트업들은 전고체 배터리 기술에서 두각을 나타내며, 국내외 주요 완성차 및 배터리 제조사와 협력하고 있다.

미국 퀀텀스케이프는 폭스바겐, 빌 게이츠, 카타르 투자청(QIA), 콘티넨탈 등의 투자로 성장한 기업이다.

전고체 배터리 B샘플 (사진=퀀텀스케이프)

퀀텀스케이프는 최근 전고체 B샘플 ‘QSE-5 B’ 생산에 성공했다고 밝히며 새해부터 대량 생산이 가능하다고 밝혔다. B샘플은 A샘플(최초의 샘플)을 기반으로 한번 이상 개선 작업을 거친 후 제작되는 샘플로 차량에서 작동하는 엔지니어링 샘플을 의미한다.

퀀텀스케이프는 구체적인 생산 가능 용량을 밝히진 않았지만, 전고체 배터리를 기가와트시(GWh) 규모로 생산할 수 있다고 설명했다.

국내 현대차와 LG화학과 협약을 맺은 팩토리얼 에너지도 미국 배터리 스타트업이다. 팩토리얼에너지는 최근 건식 음극 코팅 공정 사용한 배터리 샘플 셀 용량을 40Ah로 확장했다 밝혔다.

전기차 배터리 팩은 수백에서 수천 Ah에 달하지만, 단일 셀 기준에서는 약 40Ah~100Ah 정도 용량이 일반적인 것으로 알려졌다. 40Ah 전고체 배터리는 전기차용 단일 셀로 경쟁력을 갖춘 용량인 셈이다.

샘플을 들고 있는 연구원 (싸진=팩토리얼에너지)

팩토리얼에너지는 최근 발표한 샘플은 에너지 밀도를 이전보다 최대 80% 향상했으며, 안전성·주행 거리·자동차 제조업체 비용 경쟁력을 한 단계 끌어올렸다고 자평했다. 

국내에서도 전고체 배터리 관련 스타트업들이 있다. 솔리비스, 솔리텍 등이 대표적이다. 다만, 아직 소규모 샘플만 만들어 내는 수준에 머물러 있다. 

삼성SDI은 파일럿 라인에서 생산된 샘플을 다양한 고객사에 공급하며 기술 검증을 진행 중이다. 상용화 수준인 C샘플 생산까지는 아직 시간이 더 걸릴 것으로 알려졌다.