전기차 부품 핵심—배터리 알아 보기

배터리 2차 전지 알아 보기 폭스바겐 배터리 자체 생산 목표는 전 세계 배터리 지형을 뒤흔든 결정이죠—직격탄을 LG화학을 비롯한 우리 배터리 업계에 던진 셈입니다. 이참에 배터리를 좀 더 알아 보자 싶어졌습니다. 지난해 2020년 KDB미래전략연구소 리포트를 읽어 보면서 내용을 공유 드립니다. 배터리는 정확히 번역하면 “전지”고 지금 전기차에 들어가고 우리가 주로 쓰는 건 “이차 전지”입니다. 지금 전기차에 들어가는 리튬이온 배터리는 1990년 소니에서 처음 개발했고 시장지배했던 시절이 있었는데요 2006년 지금도 기억나는데 노트북 배터리 발화 사건에 대처를 잘 못 해서 지금은...삼성은 다행히 잘 극복해 냈죠? 여하튼 리튬 이차 전지는 다음과 같은 구성을 가집니다. 양극재 40% 음극재 10% 분리막 10% 동박/파우치 등25% (양극재에 쓰이는 리튬 니켈 코발트가 핵심 소재로 앞으로 더 중요해 지겠네요) 테슬라는 파나소닉의 원통형을 썼는데 폭스바겐이 종전 파우치형에서 각형으로 바꾼다는 게 핵심이죠. 이런 상황에서 우리 배터리 제조 업체의 전략은 명확해 보입니다. 리튬이차전지는 온도변화와 외부 충격에 취약해 안전장치와 분리막 추가 설계를 해야 해서 원가절감 한계를 노출한 상태. <전고체 배터리>를 채택하게 되면 이점이 많네요? 우선, 30%공간을 잡아 먹는 냉각 장치 불필요 ; 둘째로 액체 전해질에서 양극 음극 차단하는 분리막 불필요 ; 셋째로 모노폴라:셀 1개덜 1개 전극 형성하는 한계극복이 가능 멀티폴로로 연결성 개선 그 결과 에너지 밀도 높이고 부피 감소 원가 절감 기대효과가 지대합니다. 상용화에 성공하려면 기술혁신이 요구된다 합니다 고체전해질아러 리튬이온 속도 넘어 출력이 낮고 양-음극이 맞닿는데 계면저항이 높아 수명이 짧네요 ㅜㅜ 그래서 이 고체전해질 연구가 진행 중에 있습니다. 또한 전고체 배터리는 충방전시 Dentrite가 생겨서 효율성이 떨어지고 배터리 수명 단축 야기합니다. 이또한 연구가 진행 중에 있습니다. 도요타는 1990년대부터 이 분야 연구를 선도해 와서 지금에 이르렀고 곧 전기차 모델 발표하겠다죠. 그렇다면 특히 우리나라 배터리 제조사는 가만히 당하고 있지는 않습니다 ——전고체 배터리 개발 현황 도요타가 1990년대부터 개발해 오다가 테슬라가 쏘아 올린 전기차 시대가 열리고 다시 주목받는 “전고체 배터리” 이미 도요타는 2019년에 파나소닉과 손잡고 전고체 배터리를 단 전기차 개발을 해 어고 있었죠. 코로나19 아니었다면 올림픽에서 전기자율주행버스 e palette 운행을 목격했을 수도... 그러나 충방전시 내구성에 문제가 있고 현재 기술로는 에너지 밀도가 리튬배터리에 미치지 못하는 걸로 알려졌습니다? 그럼에도 배터리 시장 주도권을 다시 움켜 쥐고 싶은 일본은 적극적으로 투자하고 있습니다. 도요타 외에도 많은 업체가 나서고 있어서 예의조차 해야 합니다. 2017년부터 현대차도 관련 개발팀을 자체 운영 중이고 작년에 삼성 SDI와 만나서 논의 중인걸로 압니다. 삼성전자는 전고체 배터리 충방전시 발생하는 덴트라이트 문제 해결을 위해 관련 기술을 발표한 바 있습니다. LG화학도 전고체 배터리 쓰이는 신소재 사업본부를 별도로 설립 관련 원천 기술 특허를 준비하고 있습니다. (힘을 내요 엘쥐?) 미국은 Solid Power라는 스타트업이 대표적인 전고체 배터리 개발 중인데 자체 로드맵에 따르면 2025년 양산이 목표라고 합니다(도요타의 일치하네요) 중국이 사실 태풍의 핵인 듯 싶은데 “칭다오에너지”가 개발 중이고 이미 생산공장까지 갖춘 상태랍니다. 대만도 ProLogium사가 중국전기차 Enovate 그리고 지난 번 소개한 NiO와 공동 개발 중이며 아이폰 만드는 폭스콘도 독자 개발 중인 것으로 알려졌습니다. 전고체 배터리가 양산이라는 장벽을 당장 넘기는 어려워 보입니다. 청소기로 유명한 다이슨이 뛰어들었다 쓴 맛을 봤고요(물론 현실화 됐으면 완충시 960km 주파 가능했다고 ...) 세계 1위 자동차 부품사 보쉬 Bosch도 도전했다가 지금은 철수한 상태라네요. 출처: KDB 미래전략연구소, 전고체 리튬이차전지 개발 동향 및 전망, 2020년 11월호