ⓒSES

미국 배터리 개발사 솔리드에너지시스템(SES)가 전기자동차용 리튬-메탈 배터리 기술을 확보하고, 2025년부터 양산을 시작한다. 리튬-이온 전지 대비 30% 높은 효율을 지닌 이 배터리 기술 개발에는 현대차도 공동으로 참여중이다.

21일 SES는 기자 대상 간담회를 열고, 리튬-메탈 배터리의 기술 현황 및 미래 전망을 발표했다. 발표에는 치차오푸 대표, 한국지사 대표 한스 킴, 손영규 CTO 등이 참석했다.

치차오후 대표는 "자동차 산업은 100년전 이뤄진 마차에서 자동차로의 전환 이래 가장 흥미 진진한 변화가 일어나고 있다"며 "SES는 차세대 배터리 기술 갖은 리더로서 산업계에 중요한 역할을 할 것"이라고 말했다.

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현대차는 왜 리튬-메탈 배터리 공동 개발에 나서나?

리튬 이론 배터리 상부에는 탄소(흑연) 및 화합물로 이뤄진 음극재가 있다. 다중 구조물이기 때문에 배터리 부피가 크고, 에너지 밀도가 낮다는 단점이 있다.

반면 리튬-메탈 배터리는 이 구조를 단순화했다. 또한 사용되는 음극재는 탄소 음극재 대비 10배 높은 용량을 갖는 전고체 음극재다. 작은 부피에도 에너지 밀도를 높일 수 있다는 장점이 있다.

리튬-메탈 배터리의 제조공정은 리튬-이온 배터리 공정을 상당부분 공유할 수 있다는 것도 장점이다. 차기 배터리로 전고체 배터리가 주목받고 있지만 밀도 높은 반면 제조성이 떨어지는 것은 단점으로 꼽혀왔다.

치차오 푸 대표는 "하이브리드 리튬-메탈 방식에는 전고체 분리막을 사용하기 때문에 높은 에너지 밀도를 구현할 수 있다"라며 "리튬-메탈은 고밀도 에너지를 갖추면서도 리튬이온의 제조성을 갖는 것이 특징”이라고 말했다.

현재 SES는 보스턴, 상하이, 서울, 싱가포르 등 4개 국가에 지사를 두고 사업 규모를 확장중이다. 본사는 싱가포르에 있으며, 미국 보스턴에서는 기술 및 소재 개발, 상하이는 상하이는 제조 프로세스 개발, 서울은 완성차(현대차) 브랜드 협력이 진행중이다.

SES는 2012년 창립이됐고, 2016년 보스턴 시험 생산 시설 설립, 2019년 상하이 시험 생산 시설을 설립하는 등 사세를 확장하고 있다. GM, 현대차, 기아 등 전략적 투자자 및 글로벌 자동차 제조사의 지원을 받고 있으며, 뉴욕증권거래소(NYSE) 상장을 준비중이다.

최근에는 기업인수목적회사 아이반호와의 전략적 협약을 맻으며, 소재(니켈, 구리 등) 확보 및 신규 사업 확장에 나서고 있다.

다음은 질의응답(Q&A) 내용.

Q. 에너지 밀도는 어떻게 구현할 수 있는지, 또한 양산 공장 위치는?

A. 리온-메탈은 흑연 베이스 음극재 대비 10배(3860mAh VS. 360mAh)의 비용량을 가지고 있다. 이를 통해 높은 무게 및 부피 밀도를 이룰수 있다.

양산공장은 자동차 제조사와 근거리가 될 것이다. 자동차 제조와 배터리 공급이 원활하게 되기 때문이다.

Q. 완성차 브랜드들은 전고체 배터리에 집중하고 있다. 리튬메탈과의 비교 혹은 전망은?

A. 전고체 배터리는 에너지밀도의 장점은 있으나 상용화에 어려움이 크다고 보고 있다. 근본적으로 해결해야 할 성능적 문제가 있어 상용화시기는 2028년 이후를 예상한다. 하이브리드 리튬-메탈은 이 문제를 해결했기 때문에 2025년 상용화가 가능하다.

Q. 리튬-이온 배터리를 리튬-메탈로 변환한다면 부피나 무게는 얼마나 줄어드는지?

A. 리튬-메탈은 리튬-이온 대비 30% 더 높은 효율을 보인다. 1회 충전으로 300마일을 주행하는 차량을 리튬-메탈로 변경한다면 주행거리는 최대 500마일로 늘어날 수 있다.

Q. 연료전지의 전망은?

A. 연료전지의 경우 인프라의 영향을 많이 받으며 대형 트럭이나 버스같은 경우 더 적당한 어플리케이션이라고 생각한다. 소형 전기차 적용은 어렵다.

Q. 발열이나 화재 우려는?

A. 고에너지 전지는 리튬-이온, 리튬-메탈 모두 안전하다고 확신할 수 없다. 때문에 BMS 등 시스템 알고리즘을 강화하고 있다.

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