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토요타, 전고체 배터리차 공개…국내업체 긴장모드?
[앵커]
일본 토요타에서 차세대 배터리인 전고체 배터리가 탑재된 차량을 공개했습니다.
그간 전기차 전환에 뒤쳐졌다는 시각을 뒤집어 보려는 행보로 해석되는데요.
국내업계는 어떻게 봤을까요.
배삼진 기자입니다.
[기자]일본 글로벌 완성차업체 토요타가 전고체 배터리를 탑재한 전기차를 공개했습니다.
차세대 배터리인 전고체 배터리는 전해질이 액체가 아닌 고체로, 폭발이나 화재 위험이 적고 주행거리가 깁니다.
토요타는 이르면 2025년 상용화 가능할 것으로 전망하면서 먼저 하이브리드 차량에 적용하겠다는 계획을 내놨습니다.
추가적인 배터리 개발에도 2030년까지 16조를 쏟아붓겠다고 밝혔습니다.
[마에다 마사히코 / 토요타 최고기술책임자] \”테스트 코스에서 주행 시험을 실시, 차량 주행 데이터를 취득할 수 있는 단계에 왔습니다. 그 데이터를 바탕으로 개선을 거듭해 작년 8월, 자동차 번호판을 등록하고…\”
일본에서 전고체 배터리가 탑재된 시제 차량이 나오면서 국내 업계에서도 관심을 보였지만 세부 성능이나 생산 계획이 포함되지 않아 평가에는 유보적인 입장입니다.
일각에서는 글로벌 시장에서 일본이 전기차 전환에 뒤쳐졌다는 시각이 있었던 만큼 이를 만회하려는 시도로 해석하고 있습니다.
현재 국내업계에서도 전고체 배터리 개발에 팔을 걷어부친 상태로, 현대차는 2025년 시범 양산 차량을 생산할 계획이고, 국내 배터리 3사는 2027년 이후를 내다보고 있습니다.
[조재필 / UNIST 교수] \”전고체 전지는 공정이 완전히 바꿔야 합니다. 전고체 전지의 완성도를 단기간에 끌어올릴 수 없고요. 적어도 5년 이상의 기술개발이 필요한 단계입니다.\”
다만 일본이 전고체 배터리 시제품을 내놨다는 점에서 전고체 배터리 양산에 선두 경쟁은 더 치열해질 것으로 보입니다.
연합뉴스TV 배삼진입니다.
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전고체 전지 특허 세계 1위 도요타…삼성전자 등 한국 맹추격
전기자동차(EV) 차세대 배터리 기술 ‘전고체 전지’ 관련 특허에서 일본 기업들이 … 해당 기간 도요타 자동차의 특허건수는 1331건으로 2위 파나소닉 …
Source: www.mk.co.kr
Date Published: 10/10/2021
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[단독] 도요타, 전고체 배터리車 세계 최초 공개…16조 투자
도요타는 이날 전고체 배터리 전기차를 공개하면서 “주행 데이터 등을 수집하는 중”이라고 설명했다. 도요타는 전기차 배터리와 차량을 한 번에 묶어 …
Source: www.joongang.co.kr
Date Published: 1/25/2021
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[초점] 일본 도요타·닛산·혼다, 전고체 배터리에 ‘승부수’
리튬 이온 배터리는 전기 자동차(EV)에 널리 사용되지만 이 기술은 제한된 주행거리를 제공한다. 전고체 배터리는 주행 범위 불안 해결을 위한 모든 …
Source: www.g-enews.com
Date Published: 3/10/2022
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전고체 고집해온 日토요타, 결국 리튬이온 전지로 우회 – 전자신문
토요타는 그동안 전고체 배터리에 개발에 집중해왔지만 상용화에 잇따라 실패하면서 다른 경쟁사와 마찬가지로 리튬이온 배터리로 전기차 전략을 수정 …
Source: www.etnews.com
Date Published: 3/3/2021
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‘차세대 배터리’ 전고체 전지, 日도요타 특허 1위…”韓 추격속도 …
전기차용 차세대 배터리로 불리는 ‘전고체 배터리’ 개발 경쟁에서 도요타자동차와 파나소닉 등 일본 기업들이 선두를 유지하고 있는 것으로 나타났다.
Source: www.asiae.co.kr
Date Published: 3/12/2021
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도요타 세계 첫 전고체 배터리차 공개… 판 흔들린다
[이코노믹리뷰=김화평 기자] 일본 도요타자동차가 ‘꿈의 배터리’인 전고체 배터리를 탑재한 전기차를 세계 최초로 공개하면서 전기차 배터리 시장 …Source: www.econovill.com
Date Published: 9/30/2022
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주제에 대한 기사 평가 도요타 전 고체
- Author: 연합뉴스TV
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- Date Published: 2021. 9. 10.
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전고체 전지 특허 세계 1위 도요타…삼성전자 등 한국 맹추격
EV 배터리 산업. [사진 출처 = 연합뉴스]
전기자동차(EV) 차세대 배터리 기술 ‘전고체 전지’ 관련 특허에서 일본 기업들이 앞서나가고 있는 가운데 한국 기업들도 맹추격 하고 있다.7일 니혼게이자이신문(닛케이)은 미국, 유럽 등 10개국·지역과 세계지적재산권기구(WIPO) 등 2개 기구에 출원된 전고체 전지 관련 특허를 조사한 결과를 보도했다. 이에 따르면 2000년부터 올해 3월까지 특허 건수 1위 기업은 일본 도요타 자동차였다. 해당 기간 도요타 자동차의 특허건수는 1331건으로 2위 파나소닉 홀딩스(445건)의 3배에 달했다. 3위는 일본 이데미쓰코산(272건)으로 일본 기업들이 1~3위를 휩쓸었다. 특허건수 상위 10개사중 6개사가 일본 기업들이었다. 한국기업은 삼성전자(4위), LG화학(6위), 현대자동차(9위), LG에너지솔루션(10위)등 4개사가 10위권 내에 포진했다.다만 한국기업들이 최근 빠르게 특허수를 늘리며 일본기업들을 위협하고 있는 것으로 나타났다. 2016~2020년 기간 동안 도요타 자동차가 취득한 관련 특허건수는 과거 5년대비 약 40%늘었지만 같은 기간 삼성전자가 취득한 특허건수는 100%, LG화학은 200%이상 늘었다. 한국기업들은 전고체 전지 수명 확대 등 실용단계 성능과 직결되는 특허를 많이 획득하고 있는 것으로 전해졌다. 닛케이는 최근 한국 기업들의 추격세가 만만치 않아 일본 기업들이 전고체 전지 실용화에서 우위성을 유지할 수 있을지가 관건이라고 지적했다.전고체 전지는 액체 전해질을 고체로 대체시킨 전지다. 액체 리튬이온 배터리에 비해 전고체 전지는 주행거리를 2배로 늘리거나 충전시간을 3분의 1로 줄일 수 있으며, 무엇보다 발화위험이 낮아 안정성이 좋은 것으로 알려져 있다. 다만 액체 리튬이온 전지보다 4배 가량 비싼 고비용으로 차량용 대형 전지 상용화 까지는 상당시간이 걸릴 것으로 예상되고 있다.2018년 리튬이온 전지 점유율 세계 1위였던 파나소닉 홀딩스는 2021년 점유율 3위로 내려앉았는데, 닛케이는 정부지원에 힘입은 한국과 중국 기업들이 투자공세에 일본기업들이 밀린 것이라고 보도했다.[신윤재 기자][ⓒ 매일경제 & mk.co.kr, 무단전재 및 재배포 금지]
[단독] 도요타, 전고체 배터리車 세계 최초 공개…16조 투자
일본 도요타자동차가 7일 전고체 배터리로 달리는 전기차를 공개했다. 공식 유튜브 채널로 공개한 영상에는 지난해 6월 개발했다는 설명도 붙였다. 도요타는 “세계 첫 전고체 배터리 장착 프로토타입 자동차로 정식 번호판도 받았다”는 영문 설명도 곁들였다.
전고체 배터리는 전기차 산업을 바꿀 수 있는 획기적인 기술로 꼽힌다. 현재 판매되는 전기차에 탑재하는 리튬이온 배터리는 액체 상태의 전해질을 사용한다. 반면 전고체 배터리는 전해질이 액체가 아닌 고체 상태인 배터리를 말한다. 전고체 배터리가 차세대로 주목받는 건 리튬이온 배터리보다 폭발이나 화재 위험성은 적고 주행거리는 길기때문이다. 도요타는 이날 전고체 배터리 전기차를 공개하면서 “주행 데이터 등을 수집하는 중”이라고 설명했다.
도요타는 이날 전기차 배터리 투자 계획도 밝혔다. 2030년까지 16조원을 쏟아붓는다. 여기엔 전고체 배터리 계발 계획도 포함됐다. 도요타는 “전고체 배터리를 활용할 수 있는 첫 모델을 고민하는 중”이라고 설명했다. 하지만 도요타는 전기차 배터리 투자금액만 공개했을 뿐 구체적인 배터리 공장 건설 계획은 내놓지 않았다.
이에 앞서 도요타는 2030년 세계 시장에서 하이브리드 차량을 포함한 전기차를 800만대 판매하겠다고 발표했다. 2025년까지 순수 전기차는 15개 차종을 발표할 계획이다. 도요타는 전기차 배터리와 차량을 한 번에 묶어 생산해 비용을 현재의 절반 수준으로 줄일 수 있는 방법도 고민하고 있다.
도요타가 전고체 배터리 차량을 공개하면서 전기차 배터리 시장 경쟁은 더욱 뜨거워질 전망이다. 리튬이온 배터리 중심의 기존 배터리 시장도 크게 재편될 가능성이 높다.
[초점] 일본 도요타·닛산·혼다, 전고체 배터리에 ‘승부수’
[초점] 일본 도요타·닛산·혼다, 전고체 배터리에 ‘승부수’ 이미지 확대보기 EV 스타트업 멀린(Mullen)의 전고체 배터리를 장착한 전기 크로스오버 SUV.◇도요타의 배터리 투자, 닛산과 혼다 압박
◇닛산, 전고체 배터리 2024년 시험 생산
[초점] 일본 도요타·닛산·혼다, 전고체 배터리에 ‘승부수’ 이미지 확대보기 솔리드 스테이트 배터리 셀 모습. 사진=모틀리풀◇혼다, 2030년 상용화 목표로 다층 적층 파우치 전고체 배터리 개발
리튬 이온 배터리는 전기 자동차(EV)에 널리 사용되지만 이 기술은 제한된 주행거리를 제공한다. 전고체 배터리는 주행 범위 불안 해결을 위한 모든 솔루션 중에서 가장 유망해 보인다. 도요타, 닛산, 혼다 모두 미흡한 부문을 제어할 수 있도록 기술을 개발하고 있다.일본 최대 리튬이온 배터리 제조업체 파나소닉이 세계 시장 점유율 3위로 떨어졌다. 이 회사는 한때 세계 배터리 시장을 지배했지만 중국, 한국 등과 같은 장비 및 시설에 많은 투자를 하지 않았다. 이에 따라 전고체 배터리는 일본의 전기차 배터리 시장 복귀 희망이 됐다.도요타, 닛산, 혼다는 하이브리드 전기차(Hybrid electric vehicle, HEV) 배터리와 마찬가지로 전고체 배터리를 자체 개발하거나 기술을 소싱하는 대신 스타트업에 투자해 기술을 습득할 가능성이 높다. 배터리는 배터리식 전기자동차(Battery electric vehicle, BEV)에 필수적이며 제조에는 장기간의 비용이 필요하기 때문에 자동차 제조업체는 기술 노하우를 보유해야 한다.닛케이와 닛칸에 따르면 도요타는 지난해 9월 2030년까지 EV 배터리 사업에 1조5000억 엔(약 126억 달러)을 투자하고 생산량을 200GWh로 늘리기 위해 1조 엔을 투입할 것이라고 발표했다.도요타는 EV 및 배터리 제조에 4조 엔을 투자하겠다고 발표한 후 3개월 만에 계획을 수정했다. 또한 2030년까지 제조 목표를 2조 엔으로 280GWh로 상향 조정했다.도요타는 전기차와 연료전지 전기차(FCEV) 판매 목표를 2030년까지 200만대에서 최소 350만대로 높였기 때문에 이러한 변화를 꾀했다. 이 회사는 2020년 6월 콘셉트카 LQ에 전고체 배터리를 장착하고 드라이브를 통해 배터리 데이터를 수집하기 시작했다. 차량은 두 달 후 주행 테스트를 위해 번호판을 받았다.도요타는 2020년대 후반 상용화된 전고체 배터리 제품을 출시하기 위해 현 궤도를 유지했다. HEV에 먼저 기술을 넣고 렉서스(Lexus)의 BEV에 기술을 넣을 것이다. 이는 전 세계적인 전고체 배터리 경쟁에서 선두를 달리고 있는 업체 중 하나이다.독일 폭스바겐이 미국 스타트업인 퀀텀스케이프(QuantumScape)와 함께 전고체 배터리를 개발하고 있다. 이 듀오는 양극에 리튬을 사용하고 2024년에서 2025년 사이에 양산을 목표로 하고 있다.또한 BMW는 전고체 배터리 개발을 위해 미국 스타트업인 솔리드 파워(Solid Power)와 파트너십을 맺었다. 2022년에 파일럿 제품을 출시하고 2025년에 도로에서 배터리를 테스트하고 2030년에 기술을 공식 출시할 계획이다. 앞서 언급한 이 회사들은 모두 도요타와 전고체 배터리 개발 일정이 비슷하다.그러나 도요타는 이미 경쟁사보다 훨씬 더 많은 특허를 획득했다. 일본 SIPTO 보고서에 따르면 이 자동차 제조사는 전고체 배터리와 관련하여 약 1000개의 국제특허를 가지고 있다. 특허 500여건으로 2위인 LG에너지솔루션보다 훨씬 높은 수치다.SIPTO(쇼바야시 국제특허상표사무소)는 일본 IP(지적재산권) 국제로펌으로 11개 전문분야에서 기소, 연구, 소송 및 법률 자문을 담당하면서 맞춤형 IP 서비스를 제공하고 있다.도쿄 공과대학 칸노 료지 교수는 이전에 도요타와 함께 EV배터리를 개발했다. 그는 2021년에 전고체 배터리가 5년 이내에 상용화될 것이라고 말했다. 그러나 이 기술은 납산 배터리 및 리튬 이온 배터리와 같이 그 강도를 입증하기 위해 지속적인 수정이 필요하다.닛산-르노-미쓰비시 연합은 지난 1월 회계연도 2030년(2030.4~2031.3)까지 배터리 생산량을 현재 생산량의 20배인 220GWh로 늘릴 것이라고 발표했다. 2030년까지 도요타 생산 목표인 280GWh에 근접한 것이다.르노-닛산-미쓰비시 연합은 일본과 프랑스에서 배터리 생산을 확대할 예정이다. 또한 닛산이 소수 지분을 보유하고 있는 중국 엔비젼 AESC(Envision AESC, Automotive Energy Supply Corporation)와 함께 새로운 배터리 공장을 건설할 예정이다.2026 회계연도까지 3사 연합은 EV 연구 및 개발에 230억 유로(254억 달러)를 투자할 예정이다. 2035년까지 35개의 BEV 모델을 출시할 계획이며 90%는 5개의 공유 EV 플랫폼을 통해 제조된다.닛산은 전고체 배터리 개발을 주도할 것이다. 이 기술은 생산비용의 상쇄와 생산량 증가를 위해 동맹업체의 BEV 모델에 적용될 것이다.닛산은 2028년에 EV 배터리 가격이 75달러/kWh로 떨어질 것으로 예상한다. 닛산은 전고체 배터리의 냉각 시스템을 단순화함으로써 비용을 65달러/kWh까지 낮출 가능성이 있다. 따라서 전기차와 내연기관차의 가격 동등성을 실현할 것이다.액체 전해질을 사용하는 기존의 리튬 이온 배터리와 다르게 닛산의 전고체 배터리는 전해질 누출 및 온도 제한과 같은 문제가 없다. 자동차 회사는 전고체 배터리 개발에 1400억 엔을 투자할 것이라고 밝혔다. 2024년 일본 요코하마 공장에 파일럿 생산 라인을 설치, 시운전할 예정이다. 양산은 2028년부터 시작된다.닛산은 전고체 배터리 기술 개발에 1000억 엔 이상을 투자했다. 이 자동차 회사는 2018년 배터리 자회사인 AESC을 중국 엔비젼 그룹에 매각한 이후 새로운 배터리 기술을 다시 소유하고 있다.우치다 마코토(Uchida Makoto) 닛산 사장 겸 CEO는 전고체 배터리 생산이 고체 전해질을 채택하는 것 이상이라고 말했다. 이 기술은 또한 새로운 음극 및 양극 재료를 사용한다. 그러나 사장도 회사도 어떤 신소재를 사용할지는 공개하지 않았다.업계에서는 리튬이온 배터리용 무코발트 양극재 개발에 박차를 가하고 있다. 음극재의 경우 리튬이온을 더 많이 포함하기 위해 실리콘계 물질을 채택하는 추세가 증가하고 있다. 예를 들어 일본 국립재료과학연구원(National Institute of Materials Science)은 2017년 음극재로 실리콘을 사용했다. 채택으로 배터리 용량은 1.5배, 리튬이온은 10배 늘어났다.혼다는 2022년 3월 말까지 파일럿 생산 라인을 통해 전고체 제품을 검증할 계획이다. 자동차 제조업체는 2022년 1월 연례 자동차 전시회 및 콘퍼런스인 오토모티브 월드(Automotive World)에서 배터리 기술 개발 진행 상황을 공유했다.혼다의 전고체 배터리에는 다층 적층 파우치 셀이 포함되어 있다. 회사는 2030년 제품 상용화를 목표로 하고 있다. 전고체 배터리를 탑재한 BEV는 HEV와 같은 가격대와 주행거리를 달성할 수 있다.혼다는 2040년부터 BEV와 FCEV만 판매하고 연간 판매 목표는 400만대다. 따라서 배터리에 대한 수요가 빠르게 증가할 것이다. 전해액 리튬이온전지 생산 확대와 차세대 전지 상용화 투자를 통해 배터리 사업을 발전시키겠다고 밝혔다.전고체 배터리가 시장에 출시되기 전에 혼다는 요구사항을 충족하기 위해 현재 배터리 제품을 개선하거나 새로운 제품을 출시할 것이다. 예를 들어, 자동차 제조사는 2022년 1월 미국 배터리 스타트업인 SES(SolidEnergy Systems)의 지분 2%를 인수한다고 발표했다.2022년 2월 SES는 SPAC(기업인수목적회사)거래를 통해 뉴욕 증권 거래소에서 공개 거래를 시작했고 혼다의 투자를 수락했다. 두 기업은 리튬금속 이차전지 공동 개발 협약도 체결하였다. 이러한 유형의 배터리는 주행범위를 효과적으로 확장할 수 있는 더 큰 에너지 밀도를 가지고 있다.혼다는 전고체 배터리 연구 및 리튬 금속 배터리에 대한 SES와의 협력을 포함해 다양한 방식으로 EV 배터리를 개발할 것이라고 강조한다. SES는 제너럴 모터스(GM)와 현대차로부터 자금을 받았으며 대만의 폭스콘(Foxconn)은 SES의 투자자 중 하나이다.2012년 후 치차오(Hu Qichao)가 설립한 SES는 미국 보스턴에 기반을 두고 있으며 재료와 알고리즘을 개발하고 있다. 이 회사는 중국과 한국에 파일럿 생산 라인을 구축·확장하여 배터리 셀, 모듈을 개발하고 자동차 제조업체와 협력하고 있다.김세업 글로벌이코노믹 기자
전고체 고집해온 日토요타, 결국 리튬이온 전지로 우회
📁관련 통계자료 다운로드글로벌 자동차 판매량토요타가 미국에 배터리 연간 전기차용 리튬이온 배터리 공장을 짓기로 확정했다. 완성차 업체 가운데 유일하게 글로벌 시장용 전기차를 내놓지 않은 토요타가 배터리 내재화를 통한 전기차 전략을 사실상 공식화한 것이다. 토요타는 그동안 전고체 배터리에 개발에 집중해왔지만 상용화에 잇따라 실패하면서 다른 경쟁사와 마찬가지로 리튬이온 배터리로 전기차 전략을 수정한 것으로 분석된다.
6일(현지시간) 로이터통신·뉴욕타임스(NYT) 등에 따르면 토요타는 이날 미국 배터리 공장 부지를 노스캐롤라이나주로 확정했다.
토요타는 노스캐롤라이나주 랜돌프 카운티에 12억9000만달러(약 1조5200억원)를 투자해 자사의 미국 내 첫 번째 배터리공장을 건설, 2025년 생산을 목표로 하고 있다.
토요타는 이 공장에 총 4개 생산라인을 설치해 연간 80만개 전기차용 배터리 생산능력을 확보한다. 향후 적어도 2개 생산라인을 추가해 배터리 생산능력을 연간 120만개로 늘릴 예정이다.
토요타의 이 같은 결정은 매우 파격적이다. 토요타는 전동화 시대를 맞아 리튬이온 배터리가 아닌 전고체 배터리로 차별화를 노렸지만, 잇단 상용화 실패로 기존 경쟁사들과 같은 리튬이온 배터리로 전환했다. 토요타의 전고체 배터리 전략은 장기적으로 추진 될 전망이다.
전기차 후발 주자인 토요타가 시장 초기부터 배터리 내재화를 택한 것도 눈에 띈다. 토요타는 배터리 가격경쟁력과 안정적인 수급을 위해 처음부터 내재화를 추진한다. 전기기차용 배터리 시스템 개발과 제작에는 일본 파나소닉과 협력할 가능성이 높다.
박철완 서정대 교수는 “10년 넘게 전고체 배터리 개발에 집중해온 토요타가 리튬이온 배터리를 택한 건 전고체 배터리를 장기 전략화한 것으로 보인다”며 “전기차 후발 업체인 토요타가 처음부터 배터리 공장을 미국에 짓는 건 현지 공략 전략과 함께 배터리 내재화를 실천하는 것”이라고 말했다.
토요타는 내년 중반 회사 첫 배터리 전기차인 소형 SUV ‘BZ4X’를 출시한다. 글로벌 완성차 업체 중에 전기차용 배터리 내재화를 선언한 건 폭스바겐, 제너럴모터스(GM), 테슬라 등이다.
토요타 북미법인의 최고 관리책임자인 크리스 레이놀즈는 기자회견에서 “2025년에 생산을 시작할 예정인 새 공장은 처음엔 연간 80만대의 차량에 리튬이온 배터리를 공급해 토요타의 미국 전기차 생산을 위한 길을 닦을 것”이라며 “지금까지 노스캐롤라이나주 역사상 가장 큰 민간투자라고 생각하는 이번 투자로 최소 1750개 새로운 일자리를 창출, 배터리를 개발하고 생산을 현지화하는 데 도움이 될 것”이라고 말했다.
박태준기자 [email protected]
‘차세대 배터리’ 전고체 전지, 日도요타 특허 1위…”韓 추격속도 빨라”
[아시아경제 정현진 기자] 전기차용 차세대 배터리로 불리는 ‘전고체 배터리’ 개발 경쟁에서 도요타자동차와 파나소닉 등 일본 기업들이 선두를 유지하고 있는 것으로 나타났다. 일본 정부도 이를 적극 지원하고 있는 가운데 한국 업체들의 추격 속도가 한층 빨라 일본이 긴장하고 있다.7일 일본 니혼게이자이신문은 특허조사업체와 공동으로 일본·미국·유럽·중국 등 10개국·지역과 세계지식재산기구(WIPO) 등 2개 기관에 출원된 전고체 배터리 관련 특허 보유 건수를 조사해 보도했다. 이에 따르면 도요타가 2000년부터 올해 3월 말까지 확보한 관련 특허 건수는 1331건으로 집계됐다. 2위는 파나소닉(445건), 3위는 이데미츠코산(272건)으로, 이들 3개사를 포함해 상위 10개 중 6개가 일본 업체였다.
니혼게이자이는 “도요타의 경우 1990년대부터 연구를 시작해 배터리 자체의 구조, 재료, 제조공정까지 폭넓은 분야의 특허를 보유한다”면서 “2020년 전고체 배터리를 탑재한 시제품을 다른 회사에 비해 먼저 완성했다”고 전했다. 또 파나소닉의 경우 2020년 도요타와 차량 배터리 공동 출자회사를 만들고 전고체 연구개발도 공동으로 진행했다.
니혼게이자이는 한국 업체들이 추격해오고 있다는 점에 주목했다. 전고체 배터리 특허 보유 상위 10개 업체 중 일본 업체가 아닌 4곳이 모두 한국 업체였기 때문이다. 특히 도요타의 경우 관련 특허 건수가 2016~2020년 40% 증가했지만 같은 기간 중 삼성전자는 2배, LG화학은 3배로 확대됐다. 한국 업체들은 배터리 수명 연장 등 실용 단계에서의 성능과 직결된 특허를 다수 보유했다고 니혼게이자이는 설명했다.
현재 글로벌 배터리시장은 리튬이온전지를 중심으로 경쟁이 치열하게 이뤄지고 있다. 하지만 리튬이온전지가 여러 한계가 있어 차세대 배터리에 대한 기술개발 필요성이 커졌고 이에 따라 전고체 배터리 개발이 속도를 내고 있다. 국내 업체들도 기술 개발에 집중하고 있다. 최윤호 삼성SDI 사장은 지난 1일 열린 ‘52주년 창립기념일’ 행사에서 “전고체 배터리 조기 양산에 성공해 차세대 제품 시장을 선점하겠다”고 말했다.
고체 전해질이 들어가는 전고체 배터리는 화재의 위험이 거의 없고 에너지 밀도가 높으며 충전 속도가 빨라 기존 리튬이온 배터리의 단점을 보완, 전기차 생태계를 바꿀 ‘게임 체인저’로 불린다.
정현진 기자 [email protected]
도요타 세계 첫 전고체 배터리차 공개… 판 흔들린다
[이코노믹리뷰=김화평 기자] 일본 도요타자동차가 ‘꿈의 배터리’인 전고체 배터리를 탑재한 전기차를 세계 최초로 공개하면서 전기차 배터리 시장 경쟁이 더욱 뜨거워질 전망이다.현재 판매 중인 전기차에는 리튬이온 배터리가 탑재되는데, 이 배터리는 액체 상태의 전해질을 사용한다. 이와 달리 전고체 배터리는 전해질이 액체가 아닌 고체이기 때문에 액체 누설에 대한 걱정이 없고, 내구성·내열성·불연성도 더 뛰어나며 안전하다. 이 때문에 꿈의 배터리라 불린다.
일본 도요타자동차는 지난 7일 공식 유튜브 채널에 전고체 배터리로 달리는 전기차를 공개했다. 도요타는 “세계 첫 전고체 배터리를 장착한 프로토타입 자동차로 정식 번호판도 받았다”고 설명했다.
도요타에 따르면 이 자동차는 지난해 6월 개발됐다. 그해 8월 도요타는 공식 번호판을 받고 시험 운행을 진행했다. 도요타는 “당시 확보한 주행 데이터를 바탕으로 성능을 개선하고 있다”고 밝혔다. 도요타는 이날 대규모 배터리 투자 계획도 발표했다. 하이브리드차(HV)와 전기차(EV)에 탑재하는 배터리 생산·개발에 2030년까지 1조5000억엔(약 16조원)을 투자한다.
도요타자동차가 지난 7일 공개한 세계 첫 전고 배터리 전기차. 출처=도요타자동차 공식 유튜브 채널
그동안 도요타는 전기차 시장에서 두각을 나타내지 못했다. 하지만 10년 전부터 전고체 배터리 개발을 진행했던 만큼 현재 세계에서 가장 앞선 기술을 확보하고 있다. 도요타의 이 같은 행보로 앞으로 전기차 기술경쟁이 한층 심화될 것으로 전망된다.
일본 에너지 환경·산업기술을 담당하는 신에너지산업기술종합개발기구에 따르면 2001~2018년 출원된 전고체 배터리 특허 중 일본이 차지하는 비중은 37%로 가장 높다. 이어 중국 28%, 미국 16%를 기록한 바 있다.
도요타의 전고체 배터리 특허는 현재 1000여개가 넘는다. 전 세계 전고체 배터리 특허의 40% 규모다. 업계에서는 도요타 특허를 피해 전고체 배터리를 개발하는 게 쉽지 않다는 말도 나온다.
미국의 배터리 개발업체 퀀텀스케이프는 2012년부터 전고체 배터리를 개발해왔으며 현재 200여개 배터리 관련 특허를 보유 중이다. 이 회사는 폭스바겐과 빌 게이츠 마이크로소프트 창업자가 투자해 주목을 받기도 했다. 중국도 칭다오에너지디벨롭먼트를 비롯한 여러 회사가 전고체 배터리 기술 개발에 열을 올리고 있는 상황이다.
삼성SDI, 전고체 배터리 특허 2위
LG에너지솔루션·SK이노베이션(096770)·삼성SDI(006400) 등 국내 배터리 3사도 전고체 배터리 기술개발을 위해 고군분투 중이다. 특히 삼성SDI는 도요타 다음으로 전고체 배터리와 관련한 국제 특허 건수가 많은 것으로 알려져 있다.
삼성SDI는 지난해 3월 주행거리 800km에 이르는 고밀도 전고체 배터리 원천기술 개발 성공 소식을 알린 바 있다. 2025년까지 전고체 배터리에 대한 프로토타입셀과 라지셀 개발을 완료한 후 2027년부터 본격 양산에 돌입할 예정이다.
전고체 배터리 상용화 관건은 액체만큼 이온전도도가 좋은 고체를 찾는 것이다. 황화물계 고체는 지금껏 나온 고체 전해질 중 가장 이온전도도가 좋아 전해질로 유망한 물질로 꼽힌다. 삼성SDI가 선택한 고체전해질 방식 역시 황화물이다.
삼성SDI 관계자는 “전고체 배터리의 수명·비용·가압 등 문제를 해결하기 위해 연구 중”이라며 “상업생산까지 속도를 낼 것”이라고 말했다.
지난 7월 삼성SDI 울산사업장에서 문승욱 산업통상자원부 장관(오른쪽)과 전영현 삼성SDI 사장(왼쪽)이 이차전지 생산 시설을 둘러보고 있다. 출처=산업통상자원부
학계에서도 전고체 배터리 연구가 한창이다. 최근 울산과학기술원(UNIST)은 에너지화학공학과 이현욱 교수팀이 전고체 배터리에 압력 센서를 붙여 내부에서 일어나는 부반응을 알아내는 데 성공했다고 밝혔다. 이 기술은 전지 수명을 줄이는 부반응을 알아내는 비파괴 진단기술로 주목받고 있다. 이번 연구는 미국 조지아공대 매튜 맥도웰 교수 연구팀과 함께했다.
이 교수는 “고가 엑스레이(X-ray) 기술과 달리 본 진단 방식은 소규모 전지부터 상용화될 대용량 전지까지 쓸 수 있는 기술”이라며 “보다 간편하고 정밀한 전고체 전지 성능 평가와 예측이 가능해질 것”이라고 기대했다.
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