K-배터리 3사 초격차 전략
LG엔솔 "원가 경쟁력 강화"
삼성SDI "전고체 최초 양산"
SK이노 "화재 안전성 확보"

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<장혁 삼성SDI 연구소장이 인터배터리2021에서 발표하고 있다.>

LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK이노베이션이 배터리의 성능과 안전성을 강화한 전기차 배터리로 미래 시장도 주도한다. 삼성SDI는 전고체 배터리 양산, LG에너지솔루션은 리튬황, 전고체 배터리 생산에 나선다. 파우치 배터리로 시장을 선도 중인 SK이노베이션은 전기차 배터리 분리막 내재화를 강화하고 있다. K-배터리는 이 같은 '기술 초격차'로 전기차 배터리 시장을 선도한다.

LG에너지솔루션과 삼성SDI는 '인터배터리 2021' 콘퍼런스에서 차세대 전고체 배터리 기술 전략을 밝혔다.

BMW, 폭스바겐 각형 전기차 배터리를 잇따라 공급하며 하이니켈 NCA(니켈·코발트·알루미늄) 배터리 시장을 집중 공략하고 있는 삼성SDI는 황화물계 전고체 배터리 기술로 차세대 전기차 시장을 개척할 계획이라고 밝혔다.

장혁 삼성SDI 연구소장은 “일본 소니가 리튬이온을 제일 먼저 했는데, 우리나라가 전고체 배터리를 가장 먼저 상용화에 나서야 한다”라며 “2027년 황화물계 전고체 전지 상용화를 목표로 2025년 양산 테스트를 마무리하기 위해 준비를 철저히 하겠다”고 말했다.

삼성SDI는 황화물을 활용한 황화물계 전고체 배터리 양산에 가장 앞서 있다. 황화물계 전고체 배터리는 고분자계, 산화물계 전고체 배터리 가운데 이온 전도성이 가장 높은 것으로 꼽힌다. 전고체 배터리는 액체 전해질을 고체로 전환해 안전성을 높였지만 이온 전도가 낮다는 평가를 받는다. 삼성SDI는 고체 전해질 내재화뿐 아니라 국내 소부장 업체들과 협력을 강화하고 있다. 정관, 씨아이에스, 일진머티리얼즈 등이 황화물계 고체 전해질 양산을 위해 파일럿 설비를 설립해 양산 실증 테스트를 하고 있다. 삼성SDI는 토요타와 경쟁해 황화물계 전고체 배터리 개발에 집중하며 일본보다 먼저 상용화를 추진하겠다는 각오다.

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<김제영 LG에너지솔루션 셀선형센터장이 인터배터리2021에서 발표하고 있다.>

LG에너지솔루션은 리튬황 배터리, 황화물계, 고분자계 전고체 배터리 기술 개발을 추진하고 있다. LG에너지솔루션은 업계 최고 성능의 하이니켈 배터리 기술에 집중하면서 전고체, 황화물계 배터리 원가 경쟁력 강화 등에 집중할 것으로 전망된다.

김제영 LG에너지솔루션 셀선형개발센터장은 “리튬황 배터리와 전고체 배터리는 안전성으로 인해 차세대 전기차 배터리로 주목받고 있다”면서도 “상업화, 대량 생산에 이르기까지 많은 과제가 남아 있다”고 강조했다. 이 가운데 리튬황 배터리에 주목하고 있다. 리튬황 배터리의 장점은 무게당 에너지 밀도가 높다. 황 원료는 제조 가격이 싸다. 저렴하고 에너지 밀도가 높은 리튬황 배터리에 가능성을 확인하고 연구개발을 강화하고 있다. 여기에 배터리 제조 가격을 낮추기 위해 노력하고 있다. 김 센터장은 “배터리 소재 장기 계약을 체결해 안정적 물량을 보장함으로써 원재료 비용을 낮추거나, 소재와 공정, 스마트 팩토리 등 저비용 구조로 디자인하고 있다”고 강조했다.

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<이존하 SK이노베이션 센터장이 인터베터리2021에서 발표하고 있다.>

SK이노베이션은 후발 주자지만 파우치 배터리 시장에서 가장 앞서 있다는 평가를 받는다. 올해부터 NCM(니켈·코발트·망간) 구반반 배터리 초도 물량을 공급할 예정이다. 미국 2위 전기차 업체 포드는 차세대 배터리 공급사로 SK이노베이션을 선택했다. 포드 F-150은 총 세가지 모델로 출시된다. 니켈 80% 배터리부터 니켈 90% 배터리까지 배터리 기술력을 강화하고 있다. 파우치 배터리는 배터리 밀도가 가장 높지만, 안전성 문제가 대두되고 있다.

SK이노베이션은 이에 대응해 분리막 자회사 SK아이이테크놀로지 분리막으로 하이니켈 배터리 안전성을 보완하고 있다. 분리막은 하이니켈 전기차 배터리 화재 위험성을 막는다. 분리막 두께를 자유자재로 조절하면서 미세 공기 기공을 확보해 배터리 에너지 밀도 등 성능을 강화하고 있다. SK이노베이션은 하이니켈 배터리 기술을 기반으로 전고체 배터리 기술 개발도 강화하고 있다.

배터리 업계에서는 SK이노베이션이 포드, 현대차, 공급사를 확대하고 합작사를 세우며 전기차 배터리 시장에서 두각을 나타내고 있다고 분석했다. 이존하 SK이노베이션 센터장은 “SK이노베이션은 이미 확보한 독보적인 안전성 기술력에 새로운 열확산 안전성 기술들을 더해 향후 배터리 시장을 선도할 것”이라고 말했다.

김지웅기자 jw0316@etnews.com