배터리 3사, 인터배터리서 ‘차세대 배터리’ 대결

[서울경제TV=김효진기자] 배터리 3사가 ‘차세대 배터리’ 대결에 나섰다. SK온과 삼성SDI, LG에너지솔루션은 6일 서울 삼성동 코엑스에서 열린 인터배터리에서 각사의 차세대 배터리 준비 과정을 선보였다.

삼성SDI는 3사 중에 전고체 배터리를 가장 크게 내세웠다. 전고체 배터리 모형과 양산화 준비 계획을 볼 수 있었다. 삼성SDI는 자사 전고체 배터리의 특장점으로 ‘혁신적인 음극 구조’를 소개했다. 동종업계의 리튬메탈 전고체 배터리와 달리 새로운 음극 구조를 적용한 것이다. 기존 리튬메탈 전고체 배터리는 고체음극으로 리튬을 사용한다. 하지만 삼성SDI는 리튬메탈 대신 얇은 금속판에 은나노 복합층을 펴발랐다. 리튬 금속을 사용한 음극보다 훨씬 두께가 얇아 같은 면적에 넣을 수 있는 양극의 양이 많아진다. 배터리의 에너지밀도가 증가하는 것이다. 사이클 수명도 늘어난다. 은나노 복합층이 양극, 음극, 전해질이 뒤틀리는 덴트라이트를 막아 배터리를 더욱 오래 사용할 수 있다.

삼성SDI는 2027년 양산을 목표로 하고 있다. 지난해 말 발족한 전고체 전담 사업팀과 1년 전 개설한 수원 연구소의 전고체 배터리 파일럿 라인을 주축으로 양산을 준비하는 것이다. 지난해 12월 첫 시제품 생산을 시작으로 올해부터 2026년까지 고도화를 통해 완성도를 높인다는 계획이다.

LG에너지솔루션은 리튬메탈 배터리와 리튬황 배터리를 내세웠다. 리튬메탈 배터리는 음극에 흑연 대신 금속 성분 리튬 메탈을 사용한 배터리다. 금속 성분의 리튬 메탈은 리튬이온배터리 음극재인 흑연보다 단위당 에너지 밀도가 높아 성능은 높은데 더 가볍고 작은 배터리를 만들 수 있다. 리튬황 배터리는 음극에 리튬 메탈을, 양극에 황화물계를 쓰는 배터리이다. 양극재로 들어가는 황화물계를 구하기가 쉬워 가격 경쟁력이 높다는 강점이 있다. 리튬황 배터리는 향후 UAM의 배터리로 쓰일 예정이다.

LG에너지솔루션 측은 리튬황의 양산 시기를 2027년으로 예상하고 있다. 리튬메탈 배터리에 대해서는 시점은 미정이나 개발에 총력을 다하고 있다고 답했다. LG엔솔의 리튬메탈 배터리와 리튬황 배터리는 전고체와 반고체 형태로 개발 중이다.

SK온은 차세대 배터리로 황화물계 전고체배터리와 리튬메탈 전고체 배터리를 점찍었다. 내년까지 황화물계 고체 배터리 파일럿 라인 구축을 완료하고, 60Ah 이상 전기차 스케일의 셀을 연간 최대 3만 개 생산할 계획이다. 이를 더욱 고도화해 2029년에는 상용화에 들어간다는 계획이다.

SK온은 이를 위해 솔리드파워와 힘을 합쳤다. 솔리드파워는 대용량 셀 파일럿 라인 기술을 보유하고 있다. SK온은 솔리드파워와 기술 라이선스 계약을 맺고 대전 연구원에 황화물계 전고체 배터리 파일럿라인 구축에 나선다. SK온의 강점인 하이니켈 양극, 셀 공정 기술에 솔리드 파워의 황화물 전해질 기술을 결합해 전고체 배터리 핵심 기술을 높이고 경쟁력을 강화한다는 복안이다.

SK온은 안전에 방점을 찍은 리튬메탈 배터리도 개발 중이다. 자체 개발한 고체전해질과 전해질층 구조 설계 기술을 토대로 안전성과 에너지밀도를 잡은 리튬메탈 배터리 개발에 힘쓰고 있다. 리튬메탈 셀 기술과 음극 기술을 보유한 사이온파워와 협력을 통해서 개발에 속도를 내고 있다. /hyojeans@sedaily.com