"미래 시장 선점"···K배터리 3사, '전고체 전지' 개발 속도전

SK온이 지난 3월 인터배터리 전시회에서 공개한 고분자복합계 전고체배터리 개발품. 사진=SK온 제공

국내 배터리 업계가 차세대 전지로 불리는 전고체 배터리 상용화에 속도를 높이고 있다.

전고체 배터리는 양극과 음극 사이에서 이온을 전달하는 전해질을 액체에서 고체로 대체한 제품이다. 리튬이온 배터리보다 에너지 밀도가 높고, 화재·폭발 위험성이 작다는 평가를 받는다.

3일 연합뉴스에 따르면 SK온은 최근 단국대 신소재공학과 박희정 교수 연구팀과 세계 최고 수준의 리튬이온전도도를 갖춘 산화물계 신(新)고체전해질을 공동 개발하는 데 성공했다.

연구진은 산화물계 고체전해질 소재 LLZO(리튬·란타넘·지르코늄·산소)의 첨가물질을 조정해 리튬이온전도도를 기존보다 70% 높였다. 리튬이온전도도는 전해질 내 리튬이온의 이동 속도를 의미한다. 속도가 빠를수록 배터리 출력이 커지고 충전 시간도 단축된다.

해당 고체전해질은 SK온이 개발하는 고분자·산화물 복합 배터리에 적용 가능하다. 전기차의 화재 안전성과 장거리 주행을 모두 충족할 것이라고 회사 측은 설명했다.

SK온은 고분자·산화물 복합계와 황화물계 등 두 종류의 전고체 배터리를 개발하고 있다. 이들 모두 2026년 초기 단계 시제품 생산, 2028년 상용화를 목표로 한다.

삼성SDI도 올 상반기 수원 연구소에 전고체 배터리 파일럿 라인을 구축했다. 전고체 전지 전용 극판과 고체전해질 공정 설비, 전지 내부의 이온 전달을 원활하게 하는 셀 조립 설비 등 신규 공법을 적용했다.

삼성SDI는 6월엔 전고체 배터리의 개발 시제품 생산에 착수했다. 완성차 업체와도 데모 차량 탑재를 협의하고 있다.

이어 삼성SDI는 2025년 전고체 배터리 대형 셀 생산 기술을 개발하고 2027년 양산을 시작한다는 복안이다.

LG에너지솔루션도 고분자계와 황화물계 전고체 배터리를 함께 개발하고 있다. 상대적으로 난이도가 낮은 고분자계 전지를 2026년에 양산하고, 2030년 이후 황화물계 전지를 상용화하는 목표를 수립했다.

아울러 LG에너지솔루션은 국내외 대학·기관과 손잡고 차세대 배터리 원천 기술을 확보하는 데도 신경을 쏟고 있다. 특히 미국 샌디에이고 캘리포니아 대학(UCSD) 연구팀은 2021년 '상온 구동 장수명 전고체 배터리'를 LG에너지솔루션과 공동 개발하기도 했다.

에너지 전문 시장조사업체 SNE리서치는 전고체 배터리가 2035년 전체 배터리 시장의 10∼13%를 차지할 것으로 내다봤다. 사용량 역시 2030년 149∼160기가와트시(GWh), 2035년엔 950∼1413GWh 규모로 성장할 것으로 전망했다.