전고체 배터리는 혁신적인 기술로서 전기차 , 태양광 발전 , 그리고 에너지 저장 시스템에서 주목받고 있습니다. 이 포스팅에서는 전고체 배터리의 개념, 역할, 산업 전망, 그리고 국내 상장 기업 중 관련 기업들을 소개하겠습니다. 함께 살펴보도록 하겠습니다.
전고체 배터리란?
전고체 배터리는 기존 리튬이온 배터리와는 다른 구조를 가지며, 액체 상태의 전해질 대신 고체 상태의 전해질을 사용합니다. 이러한 고체 전해질은 안정적이며, 충격에 대한 안전성과 화재 , 폭발 위험이 낮습니다. 전고체 배터리는 빠른 충전이 가능하고, 높은 에너지 밀도를 가지기 때문에 많은 전기 에너지를 저장할 수 있습니다. 전고체 배터리는 고체 상태의 전해질을 사용하여 에너지를 저장하는 장치입니다. 이러한 배터리는 기존 리튬이온 배터리와는 다른 구조를 가지며, 다음과 같은 주요 구성 요소로 이루어져 있습니다
전고체배터리구조
음극 (Cathode):
전고체 배터리의 음극은 양전하를 받아들이는 부분입니다.
일반적으로 리튬, 나트륨, 또는 다른 금속 화합물로 구성됩니다.
양극 (Anode):
양극은 음극과 반대로 전하를 방출하는 부분입니다.
리튬, 나트륨, 또는 다른 금속 화합물로 구성됩니다.
고체 전해질 (Solid Electrolyte):
전고체 배터리의 핵심 요소입니다.
고체 전해질은 액체 전해질 대신 고체 상태로 존재하며, 이로 인해 안정성이 높아집니다.
이 부분은 음극과 양극을 연결하고 이온의 이동을 가능하게 합니다.
전해질 이온 (Electrolyte Ions):
이온은 고체 전해질 내에서 이동하여 음극과 양극 사이의 전기적인 연결을 제공합니다.
이온의 이동은 충전 및 방전 과정에서 발생합니다.
외부 캐스팅 (External Casing):
전고체 배터리를 보호하고 구성 요소를 안전하게 감싸는 외부 캐스팅이 있습니다.
전고체배터리장단점
전고체 배터리의 장점 :
에너지 밀도 증가 :
전고체 배터리는 일반 리튬이온 배터리보다 에너지 밀도가 22배가량 높습니다.
고체 전해질은 공간 활용도가 높아서, 동일한 크기의 배터리에서 더 많은 에너지를 저장할 수 있습니다.
안정성 확보 :
전해액이 고체로 되어 있어 외부의 충격과 온도 변화에 강합니다.
리튬이온 배터리의 경우 외부 압력이나 온도 변화로 인해 화재나 폭발이 발생할 수 있었습니다. 하지만 전고체 배터리는 이러한 위험성을 크게 줄입니다.
분리막이 없다 :
전고체 배터리는 고체 전해질을 사용하므로 양극과 음극이 접촉할 가능성이 없어져 분리막이 필요하지 않습니다.
이로써 분리막에 의한 불안정 요소도 해결됩니다.
전고체 배터리의 단점 :
전도성 문제 :
고체로 구성된 전고체 배터리는 고체와 고체가 맞닿는 부분에서 계면 저항이 발생합니다.
이로 인해 전도성이 떨어지는 문제가 있으며, 이를 개선해야 합니다.
높은 생산 비용 :
현재 전고체 배터리는 생산 비용이 높습니다.
가격을 낮추기 위한 연구가 필요합니다.
기존 배터리 인프라와의 호환성 문제 :
전고체 배터리는 아직 기존 배터리 인프라와의 호환성 문제를 해결해야 합니다.
전고체 배터리의 역할
전고체 배터리는 차세대 에너지원으로 주목받고 있습니다.
에너지 밀도가 높아서 전기차 및 에너지 저장 장치에 적합합니다.
전고체 배터리는 5 분 내에 총용량의 80% 이상을 충전할 수 있다고 합니다.
전고체 배터리의 산업 전망과 현황
국내 배터리 시장은 2023 년에 약 11 조 5,100 억원 규모로 전망됩니다.
차세대 기술로 선정된 전고체 배터리의 글로벌 시장은 연평균 34.2% 성장하여 2027 년에는 4 억 8,250 만 달러 규모가 될 것으로 예상됩니다.
전고체 배터리를 탑재한 전기차는 2030 년에 약 200200만 대의 판매량을 기록할 것으로 전망됩니다.
국내 상장기업 중 전고체 배터리 관련 기업
한농화성 : 계면활성제, 글리콜에테르, 특수산업용 유화제 등을 전문적으로 생산하는 정밀화학 제조업체입니다.
에코프로비엠 : 하이니켈계 NCA 와 Advanced NCM 계열의 전지재료를 생산하고 있으며, 테슬라에 납품하고 있습니다.
일진머티리얼즈 : 에코프로비엠의 관련주로, 에코프로비엠이 관련주이기 때문에 함께 움직입니다.
이수화학 : 전고체 배터리 관련 주식으로 활약해 온 기업입니다.
씨아이에스 (CISS):
씨아이에스는 씨아이솔리드 티에스아이와 함께 고체 전해질 생산 라인을 마련하고 있습니다.
전고체 배터리 관련 기술 개발 및 상용화를 위한 업무협약 (MOU) 을 맺었습니다.
레이크머티리얼즈 (Lake Material):
TMA 제조 기술을 기반으로 반도체, 태양광 패널, LED, 디스플레이 소재 및 석유화학 촉매를 생산하고 있습니다.
최근 전고체 배터리에 사용되는 전해질의 핵심 소재인 황화리튬 (Li2S) 소재 개발을 완료하여 고객사에 샘플을 제공하고 있습니다.
필에너지 (PIL Energy):
필에너지는 이차전지 공정장비를 제작하는 기업입니다.
삼성 SDI 와 함께 2027 년 양산을 목표로 ‘전고체 배터리 스태킹 (Stacking)’ 장비를 개발하고 있습니다.
에코프로 (ECOPRO):
에코프로비엠과 함께 전고체 배터리의 글로벌 시장을 선도하고 있습니다.
하이니켈계 NCA 와 Advanced NCM 계열의 전지재료를 생산하고 있으며, 테슬라에 납품하고 있습니다.
한농화성 (Hannong Chemicals):
한농화성은 정밀화학 제품을 생산하는 기업입니다.
삼성SDI와 함께 2027 년 양산을 목표로 전고체 배터리 전해질을 개발하고 있습니다.
선바이오 (Sun Bio):
선바이오는 전고체 배터리 관련 기술을 연구하고 있습니다.
미래컴퍼니 (Future Company):
미래컴퍼니는 전고체 배터리 관련 기술 개발을 수행하고 있습니다.
아바코 (ABACO):
아바코는 전고체 배터리 관련 기술을 연구하고 있습니다.
티에스아이 (TSI):
티에스아이는 전고체 배터리 관련 기술을 연구하고 있습니다.
레몬 (Lemon):
세계 최고 수준의 전기차 전고체 전지 전해질 지지체를 개발하고 있습니다. 이로 인해 용량이 1.5 배 증가하고 수명이 5.5 배 향상된 전고체 배터리를 개발했습니다.