세계 10대 리튬이온 배터리 기업의 최신 고체 배터리 개발 동향

2024년 전력 배터리 시장의 글로벌 경쟁 구도가 본격적으로 윤곽을 드러내기 시작했습니다. 7월 2일 공개된 자료에 따르면 올해 1월부터 5월까지 전 세계 전력 배터리 설치량은 총 285.4GWh에 달해 전년 동기 대비 23% 증가했습니다.

순위 상위 10개 기업은 CATL, BYD, LG에너지솔루션, SK이노베이션, 삼성SDI, 파나소닉, CALB, EVE에너지, 궈쉬안하이테크, 신완다입니다. 중국 배터리 기업들이 상위 10위권 중 6개 자리를 차지했습니다.

그중 CATL의 전력 배터리 설치량은 107GWh에 달해 시장 점유율 37.5%를 기록하며 절대적인 우위를 점하고 선두 자리를 굳건히 지키고 있습니다. CATL은 전 세계에서 유일하게 100GWh 이상의 설치량을 달성한 기업입니다. BYD의 전력 배터리 설치량은 44.9GWh로, 시장 점유율 15.7%로 2위를 차지했으며, 이는 전월 대비 2%포인트 증가한 수치입니다. CATL은 전리 배터리 분야에서 주로 전리 소재와 황화물 소재를 결합하여 500Wh/kg의 에너지 밀도를 달성하는 것을 목표로 기술 로드맵을 수립하고 있습니다. 현재 CATL은 전리 배터리 분야에 지속적으로 투자하고 있으며, 2027년까지 소규모 생산을 달성할 것으로 예상하고 있습니다.

BYD의 경우, 시장 소식통에 따르면 고니켈 삼원계(단결정) 양극, 실리콘 기반 음극(저팽창), 황화물 전해질(복합 할로겐화물)로 구성된 기술 로드맵을 채택할 가능성이 높습니다. 셀 용량은 60Ah를 초과할 수 있으며, 질량당 에너지 밀도는 400Wh/kg, 부피당 에너지 밀도는 800Wh/L에 달할 것으로 예상됩니다. 내열성 및 내천공성을 갖춘 배터리 팩의 에너지 밀도는 280Wh/kg을 초과할 수 있습니다. 양산 시기는 시장 상황과 유사하게 2027년 소규모 생산, 2030년 시장 출시가 예상됩니다.

LG에너지솔루션은 이전에 산화물 기반 고체 배터리는 2028년, 황화물 기반 고체 배터리는 2030년까지 출시할 계획이라고 밝혔습니다. 이번 최신 발표에 따르면 LG에너지솔루션은 배터리 생산 비용을 17~30% 절감할 수 있는 건식 코팅 배터리 기술을 2028년 이전에 상용화하는 것을 목표로 하고 있습니다.

SK이노베이션은 2026년까지 고분자 산화물 복합 고체 배터리와 황화물 고체 배터리 개발을 완료하고 2028년 양산을 목표로 하고 있다. 현재 충청남도 대전에 배터리 연구센터를 설립하고 있다.

삼성 SDI는 최근 2027년부터 고체 배터리 양산에 돌입할 계획을 발표했습니다. 개발 중인 배터리 부품은 리터당 900Wh의 에너지 밀도를 달성하고 최대 20년의 수명을 가지며, 9분 만에 80%까지 충전할 수 있습니다.

파나소닉은 2019년 도요타와 협력하여 전고체 배터리를 실험 단계에서 산업화 단계로 전환하는 것을 목표로 삼았습니다. 두 회사는 전고체 배터리 전문 기업인 프라임 플래닛 에너지 앤 솔루션즈(Prime Planet Energy & Solutions Inc.)를 설립하기도 했습니다. 그러나 현재까지 추가적인 소식은 없습니다. 그럼에도 불구하고 파나소닉은 2023년에 무인 항공기(UAV)에 주로 사용될 전고체 배터리 생산을 2029년 이전에 시작할 계획을 발표한 바 있습니다.

CALB의 고체 배터리 분야 개발 현황에 대한 최근 소식은 많지 않습니다. 작년 4분기, CALB는 글로벌 파트너 컨퍼런스에서 자사의 반고체 배터리가 2024년 4분기에 한 해외 고급 브랜드 차량에 탑재될 예정이라고 밝혔습니다. 이 배터리는 10분 충전으로 500km 주행이 가능하며, 최대 주행 거리는 1,000km에 달합니다.

EVE 에너지 중앙연구소 부소장인 자오 루이루이는 올해 6월 고체 배터리 관련 최신 개발 현황을 공개했습니다. EVE 에너지는 황화물 및 할로겐화물 고체 전해질을 활용한 기술 로드맵을 추진 중이며, 2026년 하이브리드 전기차를 중심으로 완전 고체 배터리를 출시할 계획입니다.

궈쉬안 하이테크는 황화물 전해질을 사용하는 완전 고체 배터리인 "진시 배터리"를 이미 출시했습니다. 이 배터리는 최대 350Wh/kg의 에너지 밀도를 자랑하며, 기존 삼원계 배터리보다 40% 이상 뛰어납니다. 궈쉬안 하이테크는 2GWh 규모의 반고체 배터리 생산 능력을 바탕으로 2027년에 소규모 차량 탑재 시험을 진행하고, 산업 공급망이 안정화되는 2030년까지 양산에 도달하는 것을 목표로 하고 있습니다.

신완다는 올해 7월 전고체 배터리 개발 현황을 처음으로 상세히 공개했다. 신완다는 기술 혁신을 통해 2026년까지 폴리머 기반 전고체 배터리 가격을 2위안/Wh까지 낮춰 기존 리튬이온 배터리 가격에 근접할 것으로 예상한다고 밝혔다. 또한 2030년까지 전고체 배터리 양산을 목표로 하고 있다고 덧붙였다.

결론적으로, 세계 10대 리튬이온 기업들은 고체 배터리 개발에 적극적으로 나서며 이 분야에서 상당한 진전을 이루고 있습니다. CATL은 고체 및 황화물 소재에 집중하여 500Wh/kg의 에너지 밀도를 목표로 연구를 선도하고 있습니다. BYD, LG에너지솔루션, SK이노베이션, 삼성SDI, 파나소닉, CALB, EVE에너지, 궈쉔하이테크, 신완다 등 다른 기업들도 고체 배터리 개발을 위한 각자의 기술 로드맵과 일정을 가지고 있습니다. 고체 배터리 경쟁이 치열하게 펼쳐지고 있는 가운데, 이들 기업들은 향후 몇 년 안에 상용화 및 양산을 달성하기 위해 노력하고 있습니다. 앞으로 주목할 만한 발전과 획기적인 기술 개발은 에너지 저장 산업에 혁명을 일으키고 고체 배터리의 광범위한 보급을 촉진할 것으로 기대됩니다.