▲ 정근창 LG에너지솔루션 부사장이 LG에너지솔루션의 차세대 배터리 기술 개발 현황에 대해 발표하고 있다.

국내 글로벌 배터리 기업들이 리튬이온배터리의 성능 한계를 혁신해 전기차 수요 둔화를 극복하고 새로운 성장 동력 발굴을 위해 꿈의 배터리로 불리는 전고체 배터리부터 리튬-황, 바이폴라 배터리까지 다양한 차세대 배터리 개발에 박차를 가하고 있다. LG에너지솔루션은 오는 2030년 전까지 리튬황 배터리 등 차세대 배터리를 상용화할 계획이며, 삼성SDI 또한 전고체 배터리를 2027년에 양산할 예정이다.

23일 서울 한국과학기술회관에서 열린 ‘제1회 SNE Battery Day’에서 정근창 LG에너지솔루션 부사장과 고주영 삼성SDI 부사장은 회사의 차세대 배터리 기술 개발 현황 및 전략에 대해 발표했다.

LG에너지솔루션은 전기차 시장의 중장기 성장 전망에 따라 축척된 기술력과 고객 협력 체계, 글로벌 공급 기반 등을 바탕으로 차세대 배터리 개발에 나서고 있다. △자동차 중심 시장에서 경쟁 지위 강화 △기술의 융·복합화 △시장 다양성의 확대 기회 활용을 통해 차세대 배터리 사업을 고도화할 계획이다.

정근창 LG에너지솔루션 부사장은 “고객가치를 극대화하기 위해 LIB(리튬이온배터리)의 지속적 개량과 함께 △리튬황전지 △전고체 전지 △리튬메탈전지 △바이폴라 전지 등 차세대 배터리를 준비하고 있다”며, “상용화 시점을 밝히긴 어렵지만 모든 일은 2030년 전에 이뤄질 것”이라고 전했다.

고성능 영역에서는 NCMA(니켈·코발트·망간·알루미늄)·Si(실리콘)계 음극을 적용한 파우치 셀을 고성능 전고체 파우치 셀로 성능 및 안전성을 강화한다. 또한 표준형·보급형 영역에서는 미드니켈 및 LFP(리튬인산철) CTP(셀투팩)를 반고체 바이폴라 고전압 셀 기반 CTP로 주행거리와 가격 혁신을 이룰 계획이다.

또한 건식 전극 기술 적용을 확대한다. 건식 전극 기술은 솔벤트(Solvent)가 필요하지 않고 탄소배출량을 저감시킬 뿐만이 아니라 균일한 바인더 분포와 높은 에너지 밀도와 저항을 감소 시켜 성능, 품질, 비용 측면에서 큰 장점을 갖는 친환경적인 기술이다. 더불어 LIB뿐만 아니라 차세대 전지에도 확대 적용이 가능 하다.

정 부사장은 “LG에너지솔루션은 건식 전극 기술을 열심히 개발해 왔고, LIB에 최초 적용을 할 계획이지만 차세대 전지에도 굉장히 긴요하게 사용될 수가 있어 건식 전극 기술 적용을 확대할 계획”이라고 말했다.

이와 함께 LG에너지솔루션은 LIB에서 축적된 적층 기술과 파우치 셀 기술, 원통형 셀 기술을 활용한다는 전략이다. 기존 파우치 셀과 원통형 셀의 조립 기술 및 설비를 통해 차세대 셀의 응용을 확대하고 스케일-업의 가속화를 추진한다.

LG에너지솔루션은 높은 무게 당 에너지밀도를 가진 경량 리튬황 전지를 신규 항공 시장 어플리케이션에 적용할 계획이다. 정 부사장은 “가격이나 생산 측면에서 좀 더 수월하게 진입할 수 있는 작은 규모의 시장에 먼저 진입해 경험을 쌓고 더욱 효과적으로 스케일업 할 수 있는 기술을 갖춘 후 대규모 사업으로 확대하는 방식으로 차세대 전지 사업화를 가속화 할 것”이라고 말했다.

▲ 고주영 삼성SDI 부사장이 삼성SDI의 차세대 배터리 전략에 대해 설명하고 있다.

삼성SDI에서도 지속가능한 배터리 산업을 영위하고 캐즘을 돌파하기 위해 차세대 배터리 개발에 박차를 가하고 있다. 삼성SDI 오는 2027년 전고체 배터리를 양산 할 예정이다.

삼성SDI는 현재 준비 중인 초격차 기술로 △케미스트리 △셀 폼팩터 변화 △건식 극판 공정 △전고체 배터리를 제시했다. 고주영 삼성SDI 부사장은 “하이니켈 니켈·코발트·알루미늄(NCA)와 코발트프리(NMX), LFP 등 프리미엄 시장뿐만이 아니라 볼륨(중간 단계)과 엔트리(저가) 차량에 최적화한 배터리가 필요하고, 이를 위해 에너지 밀도에 따라 다양한 케미스트리가 필요하다”며 “이를 통해 모든 전기차 배터리 시장 부문을 커버하려고 한다”고 설명했다.

거기다 삼성SDI는 그동안 표준화한 제품을 가지고 고객을 대응했던 것과 달리 원통형, 각형 등 제품 형태(폼팩터) 다양화에 집중하고 있다. 자동차용 배터리로 기존 원통형 21700으로 주로 대응해왔으나 46파이 라지셀도 올해 양산 준비가 완료되고 있는 상황이고 고객에 따라 양산 시점을 조율 중이며, 각형 배터리는 지금까지 표준화 셀로 고객 대응을 해왔는데 앞으로는 볼륨 확장을 위해 X, Y, Z축으로 크기를 확대한다.

삼성SDI에서도 다양한 장점을 지닌 건식 전극 기술 개발에도 속도를 내고 있으며, 맞춤형 솔루션 제공을 위해 9분 만에 급속 충전이 가능한 배터리를 2026년에 양산할 계획이고 배터리 수명을 20년까지 늘린 배터리도 2029년 양산을 목표로 하고 있다.

오는 2027년 양산이 시작되는 전고체 배터리는 초기에 슈퍼프리미엄에 먼저 들어간다. 이후 생산이 확대 및 안정화되면 프리미엄, 볼륨, 엔트리 영역으로 서서히 확장할 계획이다. 삼성SDI는 지난해 상반기에 전고체 배터리 파일럿 라인이 완공되고, 샘플을 제작해 작년 말과 올해 초 고객에 전달해 피드백을 받고 있다고 설명했다.