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전고체 배터리는 최근 몇 년간 전자 제품 시장에서 떠오르고 있는 기술입니다. 리튬 배터리와는 달리 전해질이나 액체 전해질을 사용하지 않습니다. 이번 글에서는 전고체 배터리의 특징과 관련주 그리고 리튬 배터리와의 차이점을 살펴보겠습니다.
전고체 배터리의 특징
전고체 배터리는 전해질을 고체로 만든 배터리이며 전해질 슬러리와 양극복합체를 기재에 코팅하여 적층 전극을 제작하고, 리튬분말과 인듐분말을 혼합한 금속분말을 집전체에 가압성형하여 음극을 준비합니다. 그리고 적층 전극과 음극을 가압하여 전지셀을 제작하며 스마트폰, 전동공구, 전기자전거, 전기자동차에 사용합니다.
전고체 배터리는 리튬 이온 배터리와 비교할 때 많은 장점을 가지고 있습니다. 전고체 배터리는 높은 에너지 밀도, 긴 수명, 안정성, 더 빠른 충전 시간을 갖추고 있습니다. 또한 안전성 면에서도 우수합니다. 리튬 이온 배터리는 과열, 충격 및 불안정한 전기 충전으로 인해 폭발 또는 화재의 위험이 있지만, 전고체 배터리는 이러한 위험성이 적습니다.
리튬 배터리와의 차이점
리튬 배터리는 전기를 저장하기 위해 액체 전해질을 사용합니다. 이것은 전해질이 냉각되는 경우 리튬 이온 배터리가 과열되는 원인이 될 수 있습니다. 또한, 리튬 이온 배터리는 충전 시간이 오래 걸리며, 충전하고 방전하는 과정에서 전해질이 화학반응을 일으켜 전해질의 용량이 감소합니다.
반면에 전고체 배터리는 전해질이나 액체 전해질을 사용하지 않으므로 충전 시간이 짧고, 전해질의 화학반응이 없어 용량이 감소하지 않습니다.
전고체 배터리의 종류
'각형'과 '파우치형' 배터리 특징 '각형' 배터리는 사각 캔에 들어있는 배터리로, 외부 충격에 강하고 냉각 효과가 좋습니다. 그러나 무겁고 대형화가 어렵다는 단점이 있습니다. '파우치형' 배터리는 주머니 형태의 배터리로 가볍고 유연하며 공간 활용도가 높습니다. 그러나 내구성이 약하고 열 방출이 어렵다는 단점이 있습니다.
각형과 파우치형 배터리의 수명은 다양한 요인에 따라 달라집니다. 일반적으로 배터리의 수명은 잔존수명용량이 80% 이하로 떨어지면 끝난다고 합니다. 잔존수명용량은 방전심도(DOD)와 충전주기 등에 영향을 받으며 파우치형 배터리는 각형 배터리보다 DOD가 낮아야 수명이 길어집니다.
예를 들어, DOD가 50%인 경우 파우치형 배터리는 각형 배터리보다 약 1.5배 더 많은 충전주기를 견딜 수 있습니다. 그러나 DOD가 100%인 경우 파우치형 배터리는 각형 배터리보다 약 3배 더 적은 충전주기만 견딜 수 있습니다. DOD는 Depth of Discharge의 약자로 배터리의 방전 상태를 나타냅니다.
배터리의 완충 상태를 기준으로 지금 몇 % 방전되었는지 알 수 있는 지표이며 DOD가 낮을수록 충방전 사이클 수가 증가하므로 배터리 수명을 오래 유지할 수 있습니다. 각형과 파우치형의 가격은 제조사와 용량에 따라 다릅니다. 일반적으로 각형 배터리는 파우치형 배터리보다 비싸고 무겁습니다. 그러나 각형 배터리는 내구성과 안정성이 높아서 전기차에 많이 쓰입니다.
한국의 전고체 배터리 제조 업체 현황
현재 국내에서 삼성 SDI, LG화학, SK이노베이션 등의 배터리 제조 회사와 에코프로비엠, 삼영화학, 한국세라믹스기술원등 전해질 개발 회사가 전고체 배터리 연구를 진행하고 있습니다. 또한, EV첨단소재는 전기차 배터리의 4대 소재 중 하나인 음극재를 생산하는 회사입니다. 삼성 SDI와 LG 에너지솔루션에 음극재를 공급하고 있으며 대만의 프롤로지움이라는 회사의 지분을 취득했습니다. 프롤로지움은 세계 최초로 전고체 배터리를 개발한 회사입니다.
그 외 대주전자재료, 포스코케미칼, 일진머티리얼즈, 천보, 에코프로비엠 등이 전고체 배터리 관련주로 알려져 있고 비상장 회사인 스카이레이크가 있는데 전기차 배터리의 4대 소재 중 하나인 분리막을 생산하는 회사로서 롯데케미칼과 LG 에너지솔루션과 협력하고 있으며 솔루스첨단소재를 보유하고 있습니다.(솔루스첨단소재: 2023년 2월 28일 기준 21,000원) 솔루스첨단소재는 전지박과 첨단소재 두 가지 사업을 하고 있습니다. 전지박은 전기차 배터리의 핵심 부품으로 유럽에서 유일하게 전지박을 생산하는 공장을 보유하고 있습니다.
전고체 배터리는 더 빠른 충전 시간, 높은 안전성, 긴 수명 등 많은 장점을 가지고 있습니다. 또한, 리튬 이온 배터리와는 달리 전해질이나 액체 전해질을 사용하지 않으므로 더욱 안정적입니다. 그러나 아직 전고체 배터리의 가격이 높아 일반적으로 사용되고 있는 리튬 이온 배터리에 비해 경제적이지 않습니다. 그렇지만 전고체 배터리의 기술 발전으로 인해 가격이 점차 하락할 것으로 예상됩니다.
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