세계 10대 리튬이온 기업의 고체 배터리 최신 개발 현황

2024년, 전력 배터리에 대한 글로벌 경쟁 구도가 형성되기 시작했습니다. 7월 2일 발표된 자료에 따르면, 올해 1월부터 5월까지 전 세계 전력 배터리 설치량은 총 285.4GWh에 달해 전년 대비 23% 증가했습니다.

순위 상위 10개 기업은 CATL, BYD, LG에너지솔루션, SK이노베이션, 삼성SDI, 파나소닉, CALB, EVE 에너지, 궈쉬안 하이테크, 신완다입니다. 중국 배터리 기업들은 상위 10위권 중 6곳을 계속해서 차지했습니다.

그중 CATL의 전력 배터리 설비는 107GWh에 달해 시장 점유율 37.5%를 차지하며 절대 우위를 점하며 선두 자리를 굳건히 했습니다. CATL은 또한 전 세계에서 유일하게 설비 용량 100GWh를 돌파했습니다. BYD의 전력 배터리 설비는 44.9GWh로 시장 점유율 15.7%로 2위를 차지했으며, 이는 전월 대비 2%p 증가한 수치입니다. 전고체 배터리 분야에서 CATL의 기술 로드맵은 주로 전고체 및 황화물 소재의 조합에 기반하여 500Wh/kg의 에너지 밀도 달성을 목표로 하고 있습니다. 현재 CATL은 전고체 배터리 분야에 대한 투자를 지속하고 있으며, 2027년까지 소량 생산을 목표로 하고 있습니다.

BYD의 경우, 시장 소식통에 따르면 고니켈 삼원계(단결정) 양극재, 실리콘 기반 음극재(저팽창), 그리고 황화물 전해질(복합 할로겐화물)로 구성된 기술 로드맵을 채택할 가능성이 있습니다. 셀 용량은 60Ah를 초과할 수 있으며, 질량비에너지밀도(Mass-Specific Energy Density)는 400Wh/kg, 체적비에너지밀도(Volumetric Energy Density)는 800Wh/L입니다. 펑크나 발열에 강한 배터리 팩의 에너지 밀도는 280Wh/kg을 초과할 수 있습니다. 양산 시기는 시장 상황과 거의 같으며, 2027년까지 소량 생산을, 2030년까지 시장 활성화를 목표로 하고 있습니다.

LG에너지솔루션은 이전에 산화물 기반 고체 전지를 2028년까지, 황화물 기반 고체 전지를 2030년까지 출시할 것으로 예상했습니다. 최신 업데이트에 따르면 LG에너지솔루션은 2028년 이전에 건식 코팅 배터리 기술을 상용화할 계획이며, 이를 통해 배터리 생산 비용을 17~30% 절감할 수 있습니다.

SK이노베이션은 2026년까지 고분자산화물 복합소재 전고체전지와 황화물 전고체전지 개발을 완료하고, 2028년에는 산업화를 목표로 하고 있습니다. 현재 충남 대전에 배터리 연구센터를 설립하고 있습니다.

삼성SDI는 최근 2027년 전고체 전지 양산을 시작한다고 발표했습니다. 삼성SDI가 개발 중인 배터리 부품은 에너지 밀도가 900Wh/L에 이르고, 수명은 최대 20년으로, 9분 만에 80%를 충전할 수 있습니다.

파나소닉은 2019년 토요타와 협력하여 전고체 배터리를 실험 단계에서 산업화 단계로 전환하는 것을 목표로 했습니다. 두 회사는 또한 프라임 플래닛 에너지 & 솔루션즈(Prime Planet Energy & Solutions Inc.)라는 전고체 배터리 기업을 설립했습니다. 그러나 현재까지는 추가적인 소식이 없습니다. 그럼에도 불구하고 파나소닉은 2029년 이전에 전고체 배터리 생산을 시작하겠다는 계획을 2023년에 발표했으며, 이는 주로 무인 항공기에 사용될 예정입니다.

CALB의 고체 배터리 분야에서의 최근 성과에 대한 소식은 제한적입니다. CALB는 작년 4분기 글로벌 파트너 컨퍼런스에서 2024년 4분기에 해외 고급 브랜드 차량에 자사의 반고체 배터리를 탑재할 것이라고 발표했습니다. 이 배터리는 10분 충전으로 500km를 주행할 수 있으며, 최대 주행 거리는 1,000km에 달합니다.

EVE 에너지 중앙연구소 자오 루이루이 부소장은 올해 6월 전고체 전지의 최신 개발 현황을 공개했습니다. EVE 에너지는 황화물 및 할로겐화물 고체 전해질을 통합하는 기술 로드맵을 추진하고 있는 것으로 알려졌습니다. 2026년에 완전 전고체 전지를 출시할 계획이며, 초기에는 하이브리드 전기차에 집중할 계획입니다.

궈쉬안 하이테크는 황화물 전해질을 사용하는 완전 고체 배터리인 "진시 배터리"를 이미 출시했습니다. 이 배터리는 최대 350Wh/kg의 에너지 밀도를 자랑하며, 기존 3원계 배터리보다 40% 이상 뛰어납니다. 2GWh의 반고체 배터리 생산 능력을 갖춘 궈쉬안 하이테크는 2027년에 완전 고체 배터리인 진시 배터리의 소규모 차량 테스트를 진행하고, 산업 체인이 확립되는 2030년까지 양산을 목표로 하고 있습니다.

신완다는 올해 7월, 완전 고체 전지 개발 현황을 처음으로 공개했습니다. 신완다는 기술 혁신을 통해 2026년까지 폴리머 기반 고체 전지의 비용을 Wh당 2위안으로 낮출 계획이라고 밝혔습니다. 이는 기존 리튬 이온 전지 비용과 비슷한 수준입니다. 신완다는 2030년까지 완전 고체 전지의 양산을 완료할 계획입니다.

결론적으로, 세계 10대 리튬 이온 기업들은 전고체 배터리를 적극적으로 개발하고 있으며 이 분야에서 상당한 진전을 이루고 있습니다. CATL은 전고체 및 황화물 소재에 집중하여 500Wh/kg의 에너지 밀도를 목표로 선두를 달리고 있습니다. BYD, LG에너지솔루션, SK이노베이션, 삼성SDI, 파나소닉, CALB, EVE 에너지, 궈쉬안 하이테크, 신완다 등 다른 기업들도 전고체 배터리 개발을 위한 각자의 기술 로드맵과 타임라인을 가지고 있습니다. 전고체 배터리 경쟁은 이미 시작되었으며, 이들 기업은 향후 상용화 및 양산을 목표로 노력하고 있습니다. 흥미로운 발전과 획기적인 발전이 에너지 저장 산업에 혁명을 일으키고 전고체 배터리의 광범위한 도입을 촉진할 것으로 예상됩니다.