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리튬배터리 업계가 냉각기에 돌입하는 것과 달리 전고체 배터리의 인기는 올해도 계속해서 상승세를 이어갔다. 업계 컨설팅 기관인 Gaogong Lithium Battery가 발표한 데이터에 따르면 1월부터 7월까지 새로운 전고체 배터리 생산 능력은 142GWh를 초과했으며 총 투자액은 644억 위안이 넘었습니다.

전고체전지는 뛰어난 성능으로 인해 주요 배터리 기업과 자본시장의 주목을 받고 있다. 업계 관계자들은 전고체 배터리 트랙을 두고 점점 더 많은 기업이 경쟁함에 따라 전고체 배터리 기술과 공정 최적화가 촉진되어 상용화에 가속이 붙을 것이라고 믿고 있습니다.

7월 18일, 쓰촨성 최초의 전고체 배터리 혁신 산업단지 프로젝트가 이빈시에서 총 투자액 95억 위안으로 시작되었습니다. 현재 추진 중인 1단계 사업은 4GWh 고안전성 배터리 생산라인과 30MWh 전고체전지 소형 테스트 라인을 주로 구축한다.

실제로 CATL, Sunwoda, Guoxuan Hi-Tech, Qingtao Energy, China New Aviation, Honeycomb Energy, Everview Lithium Energy, BAK Battery 등 많은 국내 배터리 제조업체가 전고체 배터리 제품 관련 계획을 발표했습니다.

CATL은 최근 전고체전지에 대한 투자를 지속적으로 늘려 2027년에는 소량생산을 달성할 것으로 예상된다고 밝혔다. 6월 13일, 선완다는 전고체 배터리 회사가 2015년부터 연구 개발 레이아웃에 착수하여 1세대 400Wh/kg 및 2세대 500Wh/kg 전고체 배터리를 계획하고 있다고 밝혔습니다. 그중 1세대 전고체 배터리의 최신 암페어시 샘플은 1,000사이클 이상의 안정적인 사이클을 달성할 수 있으며, 2세대 실험실 샘플은 500Wh/kg의 에너지 밀도 목표에 도달했습니다. 지난 5월, Guoxuan High-tech는 전고체 배터리 기술을 사용하여 기존 액체 삼원계 리튬 배터리보다 40% 이상 높은 350Wh/kg의 셀 에너지 밀도를 갖춘 Jinshi 배터리를 출시했습니다.

전고체 배터리 분야에서도 크로스오버가 존재한다. Foxconn은 최근 정저우 공항 경제 종합 실험 구역의 전고체 배터리 산업에 중점을 두고 전고체 전해질, 반고체 및 전고체 배터리 셀 R&D 및 제조 프로젝트를 만들 것이라고 발표했습니다.

또한 LG뉴에너지, 삼성SDI 등 일본과 한국의 배터리 제조사들도 전고체전지 분야에 일찍이부터 지속적인 노력을 기울여왔다. 삼성SDI는 올해 3월 고성능 전고체 배터리 양산 계획을 처음 공개했다. 2027년 양산을 목표로 하고 있다. 독자적인 전고체 전해질과 무음극 기술을 적용할 예정이다. 에너지 밀도는 900Wh/L입니다. LG뉴에너지는 2028년 고분자전고체전지와 황화물고체전지를, 2030년에는 고성능 황화물고체전지를 출시할 계획이다.

전반적으로 전고체 배터리는 액체 배터리에 비해 높은 안전성, 높은 에너지 밀도 등 많은 장점을 갖고 있으며, 차세대 배터리 기술 개발 요구를 충족시키기 때문에 여러 국가에서 연구 개발의 초점이 되고 있습니다.

하지만 전고체 배터리가 점점 대중화되고 있음에도 불구하고 전고체 배터리 관련 배터리 업체와 자동차 업체의 양산 일정은 일반적으로 2027년쯤에 집중돼 있다. 업계 관계자에 따르면 전고체전지가 단기간에 대규모 양산을 달성하지 못하는 이유는 소재 인터페이스와 공정 등 기술적 한계 때문이다.

전해질은 전고체 배터리의 핵심이다. 현재 전고체 배터리의 전해질 시스템은 산화물, 황화물, 폴리머 3가지가 있다. 삼성SDI, CATL 등은 황화물 전해질 방식을 선호하는 반면, 웨이란신에너지 등 일부 국내 기업은 고분자+산화물 복합 방식을 선택하는 것으로 파악된다.

전체적으로 현재 주류를 이루고 있는 액체전지에 비해 전고체전지는 고체 전해질을 사용하기 때문에 이온 전도도가 낮아 고체-액체 접촉, 고체-액체 접촉에 비해 배터리 충방전 속도가 느리고 용량 감소가 더 빠르다. 인터페이스 접촉과 안정성이 더 나쁩니다.

"전해질과 활물질 사이의 계면 안정성을 개선해야 합니다. 또한, 예를 들어 황화물 전해질은 가스에 더 민감하고 가격도 더 비쌉니다. 폴리머 시스템은 가공이 쉽고 기계적 특성이 좋지만 전기 전도성이 좋습니다. 상대적으로 열악합니다." 한 실무자가 China Energy News의 기자에게 말했습니다.

배터리 코어의 액체 전해질 비율에 따라 전고체 배터리는 반고체, 준고체, 전고체의 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 그 중 반고체전지와 준고체전지는 내부에 소량의 전해질을 함유하고 있어 액체전지에서 전고체전지로의 전환 경로로 꼽힌다. 현재 우리나라 대부분의 기업에서는 반고체전지를 1차로 꼽는다. 전고체 배터리 개발에 한발 더 다가섰다. "반고체전지는 기본적으로 기존 액체전지와 전고체전지의 중간 정도의 전해질을 소량 함유하고 있습니다. 전고체전지의 큰 인터페이스 임피던스 문제를 해결하고 가격이 저렴하다는 장점이 있습니다." 상대적으로 가격이 낮고, 애플리케이션 양산도 쉽다”고 업계 관계자는 지적했다.

현재 전고체전지 시장은 전망이 광활해 각국의 전쟁터가 됐다. 현재 일본, 유럽, 미국 등은 액체리튬전지 분야에서 중국에 뒤처져 있는 현상을 바꾸려고 전고체전지에 대한 연구개발 노력을 강화하고 있다는 점은 주목할 만하다.

"현재 전고체 배터리는 아직 대규모로 상용화되지 않았고 현재 주류인 액체 리튬 배터리도 개발 중입니다. 국내외 전고체 배터리에 대한 주류 기술 경로는 없습니다. 중국 기업이 먼저 돌파해야 합니다. 기술적인 병목 현상을 뚫고 전고체 배터리를 개발할 수 있다”고 언급한 실무자들은 다음과 같이 제안했다.중국 기업은 산학연 협력을 더욱 강화하고, 신소재 및 신기술의 R&D와 혁신을 강화하며, 기술 병목 현상을 먼저 돌파하여 기술 수준, 산업 체인 레이아웃, 응용 시나리오, 비용 절감 및 기타 측면에서 추가적인 돌파구를 달성해야 합니다.동시에 기초 주제 연구와 특허 레이아웃을 강화할 필요가 있다.

동시에, 높은 비용은 전고체 배터리의 대규모 산업화를 제한하는 주요 병목 현상이기도 합니다. CITIC 증권의 연구 보고서에 따르면 현재 산화물 반고체 배터리와 황화물 반고체 배터리의 총 비용은 각각 약 0.76위안/Wh, 0.86위안/Wh로 액체 리튬이온 배터리보다 훨씬 높습니다. 향후 지속적인 비용 절감을 위해서는 R&D 투자와 규모 효과가 필요할 것입니다.

전고체 배터리의 높은 가격에 대응하여 최근 중국 과학 기술 대학은 전고체 배터리용 새로운 황화물 고체 전해질을 개발했으며, 원재료 비용은 kg당 14.42달러에 불과합니다. , 이는 다른 황화물 고체에 비해 전해질 원료 비용의 8%입니다.

CITIC Construction Investment의 연구 보고서는 전고체 배터리가 안전성을 활용 및 강화하고 에너지 밀도를 활용하기 위해 노력하며 속도, 사이클 수명 및 가공성을 더욱 최적화할 수 있다면 유리한 시나리오에서 핵심 잠재 고객을 통합할 수 있다고 지적합니다. 성능과 비용면에서 획기적인 발전이 있다면 시장 공간이 확대되어 리튬 배터리의 핵심 기술 경로가 될 것이며 2025년까지 전 세계 전고체 배터리 시장은 1000억 위안에 도달할 수 있습니다.