인터배터리 2023 개막
국내 배터리 3사, 차세대 배터리 신기술 선보여
꿈의 배터리 전고체 배터리에 집중되고 있다
15일 서울 삼성동 코엑스에서 열린 ‘인터배터리 2023’에서 한국 배터리 기업들은 압도적인 기술력을 선보였다. 특히 이날 전시에서 국내 배터리 3사(LG에너지솔루션·삼성SDI·SK온)가 선보인 미래 신기술과 배터리 제품은 K-배터리의 저력을 체감하기에 충분했다.
[글] 박재희 에디터
먼저 SK온은 중국이 주도하는 저가 리튬인산철(LFP) 배터리 시제품을 최초로 선보였다. 저가 물량 공세에 맞춰 글로벌 시장에서 점유율을 지배하고 있는 중국 배터리에 반격을 가할 수 있을지 기대를 모았다. 이외에 각형 배터리와 코발트 프리(Co-Free) 배터리, 꿈의 배터리로 불리는 전고체 배터리 등을 공개했다.
S팩 기술도 선보였다. S팩은 셀투팩(CTP·Cell to Pack) 기술을 적용해 셀을 10~20개씩 연결하는 모듈 수를 최소화한 것이 특징이다. 궁극적으로는 모듈을 없애고 셀을 곧바로 팩에 연결하는 것이 목표다. 즉, 셀을 더 많이 확보하고 배터리의 주행거리는 늘리며 제조 비용은 낮춰주는 장점이 있다.
삼성SDI 전시 부스에서는 거대한 크기의 볼보트럭 ‘FM 일렉트릭’이 시선을 사로잡았다. 이 트럭은 국내 최초로 선보이는 첫 대형 전기트럭으로, 삼성SDI의 21700 원통형 배터리 2만8000여개를 탑재했다. 이 배터리에는 니켈 함량 91%의 하이니켈 양극재가 적용됐으며 상용 트럭 탑재를 위한 고출력·고에너지 밀도를 구현했다. 이외에 BMW의 플래그십 전기 세단 i7도 확인할 수 있었다.
이번에 삼성SDI가 공개한 전고체 배터리는 음극재에 새로운 소재를 적용했다. 기존의 흑연 음극재 대신 실버카본층을 사용해 부피를 획기적으로 줄여 에너지 밀도와 성능을 높인 제품이다. 또 독자 조성의 고체 전해질 소재는 물론 리튬 음극재로 수명을 개선한 무음극 기술(Anode-less)도 선보였다.
LG에너지솔루션 역시 SK온과 마찬가지로 LFP 배터리 셀을 선보였다. 현재 생산되는 배터리는 주로 각형이지만, 우리 기업들은 파우치형 LFP배터리를 개발해 중국 제품에 비해 무게를 낮춘 것이 특징이다. 전고체 배터리와 고에너지 밀도의 경량 리튬황 배터리 등 차세대 제품도 소개했다. 이외에 LG엔솔 부스에는 포드 머스탱 마하E와 LG엔솔의 원통형 배터리를 탑재한 루시드 에어가 국내 최초로 전시돼 눈길을 끌었다.
전고체 배터리는 꿈의 배터리라 불린다. 전고체 배터리는 양극과 음극 사이에서 리튬 이온을 이동하게 하는 매개체인 전해질을 액체 대신 고체로 바꾼 배터리다. 기존 액체 전해질의 경우 배터리 내부의 안정성을 높이기 위해 양극과 음극의 직접적인 접촉을 막는 분리 막이 필요했지만 고체의 경우 그 자체로 분리 막 역할을 할 수 있다. 분리 막이 없어지면서 에너지밀도를 높일 수 있고 온도 변화로 인한 충격이나 누액 위험도 줄어든다는 장점이 있다.
일반적으로 충전 범위를 50~80%까지 늘릴 수 있는 잠재력을 지닌 것으로 평가받는다.
다만 이온 전도도가 높은 고체, 즉 저항을 최소화하는 전해질을 구현하는 것이 큰 과제다. 비싼 제조 원가도 단점으로 지목된다.
미래 모빌리티에 있어 배터리는 핵심 요소다. 그중 인터배터리에서도 다시 한번 드러난 전고체 배터리 기술의 잠재력에 업계는 집중하고 있다. 전고체 기술을 포함한 차세대 배터리는 더 안전하고 효율적이다. 충전 범위가 훨씬 우수하고 더 빠른 충전 시간을 갖췄다. 이 혁신은 전기 자동차에서 나아가 전체 산업의 게임 체인저 역할을 할 것으로 기대된다.
