SK·현대차 투자한 美 SES···리튬메탈 배터리로 ‘게임 체인저’ 될까?

“더이상 전고체 배터리 업체 아니다···하이브리드 변경 결정”

“12분만에 90%까지 고속충전 가능···전고체 보다 우수”

“2025년 상용화 목표···현대차·GM 외 추가 파트너 발표 계획”

SK·LG에서도 투자 참여···“배터리 제조사와도 협력 의사 있어”

SES 최고경영자(CEO) 치차오 후 박사가 세계 최대 리튬메탈 배터리인 107Ah용 아폴로(Apollo™)를 공개하고 있다. 사진=SES 제공

“우리는 전고체 배터리 회사가 아니다. 전고체를 버렸다. 대신 더 우수한 하이브리드 리튬메탈로 방향을 전환했다.”

SK㈜, 현대자동차 등이 투자한 SES(옛 솔리드에너지시스템)가 세계 최대 하이브리드 리튬메탈 배터리 107Ah용 아폴로(Apollo™)를 공개했다. 100Ah 이상의 리튬메탈 배터리가 세계에 공개된 것은 이번이 처음으로 SES는 2025년부터 이 배터리 제품을 차량에 탑재할 예정이다.

SES는 11월 3일(미동부시간 기준) 미국에서 제1회 ‘SES 배터리 월드’를 개최하고 이어 4일 한국과 중국에서도 온라인으로 행사를 진행했다.

리튬메탈은 기존 리튬이온 배터리보다 용량 성능 측면에서 월등하다. 배터리 부피와 무게는 크게 줄이고 주행 거리는 2배 이상 크게 늘릴 수 있어, 주요 배터리 개발사와 완성차 기업들이 리튬메탈을 사용한 차세대 배터리 개발을 위해 각축전을 벌이고 있다.

이에 따라 올 초 현대차가 SES에 1억 달러를 투자해 주목을 받았으며, SK 역시 올 5월 추가 투자를 진행하며 SES의 3대 주주로 올라섰다.

SES가 선보인 리튬메탈 배터리는 내부를 전부 고체로 채우는게 아니라 고체물질과 액체물질이 혼합된 하이브리드 형태다.

SES 창업자이자 최고경영자(CEO)인 치차오 후 박사는 “액체전해액이 양극과 세퍼레이터 쪽에 존재하고 음극에 고체 형태의 보호코팅막이 들어간다”며 “일반적인 전해액과 다른 것이 고농도 염중용매인데 용질에 용매과 결합한 형태”라고 설명했다.

이어 “전고체 리튬메탈 배터리로는 성능, 에너지 밀도, 안전성을 모두 충족시킬 수 없어 하이브리 형태의 리튬메탈 배터리를 추구하는 것”이라며 “우리는 이것이 가장 합리적인 방식이라고 생각한다”고 덧붙였다.

SES는 이날 행사를 통해 개발 트랙인 ▲신소재 개발 플랫폼 헤르메스(Hermes™) ▲엔지니어링 역량을 갖춘 차랑용 대형 배터리 셀 아폴로(Apollo™) ▲배터리 상태를 모니터링하는 AI기반의 세이프티 소프트웨어 아바타(Avatar™) 세 가지를 직접 소개했다.

당초 리튬메탈 배터리는 고속 충전이 불가능하다는 평가를 받았으나 헤르메스는 10%에서 90%까지 단 12분이면 충전이 가능하며 관통, 과충전, 외부 단락, 온도 안전성 등 엄격한 안전 테스트도 통과했다.

SES는 이날 실제 헤르메스가 장착된 현대자동차의 고가트 시연 모습도 공개했다. SES는 GM, 현대차 및 기아차와 전기자동차(EV)용 ‘A샘플’ 리튬메탈 배터리 개발을 위한 제휴개발계약(JDA)을 체결했으며 공동 개발한 ‘A 샘플’은 내년에 공개할 예정이다.

치차오 후 박사는 “2025년 상용화까지 타이트한 타임라인이지만 실행 가능하다고 생각한다”며 “아직 어떤 차량에 탑재될 예정인지 구체적인 로드맵을 말하기 힘들지만 추후 현대차, GM 외에 다른 파트너 업체들 또한 발표할 예정”이라고 말했다.

이날 헤르메스와 함께 공개된 차량용 대형 배터리인 아폴로는 107Ah의 용량을 자랑한다. 무게는 0.982kg에 불과하고, 에너지 밀도는 417Wh/kg 및 935Wh/L에 달한다.

SES는 이날 행사를 통해 2023년 세계 최대 리튬메탈 제조시설 상하이 기가(Shanghai Giga)가 완성될 예정이라고도 밝혔다. 중국 상하이 자딩구에 건설 중인 30만 제곱피트(약 8430평) 규모의 이 시설은 전 세계에서 가장 큰 리튬메탈 배터리 생산시설로, 연간 1GWh의 리튬메탈 배터리 생산 능력을 갖추게 된다.

SES는 한국시장의 중요성과 향후 배터리 제조업체와의 협력 가능성도 내비쳤다.

치차오 후 박사는 “한국의 전기차 배터리 세계 리더로 배터리 생태계가 우수하며 현대차, SK, LG 등 많은 파트너들이 SES에 투자하고 있다”고 강조하며 “향후 비용절감과 공급망 개선 여지가 있다고 한다면 배터리 제조사와도 협력할 의사가 있다”고 말했다.