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소프트뱅크와 엔파워 재팬(Enpower Japan)이 공동 개발한 전고체 배터리가 에너지 밀도를 높이는 데 성공했다고 일본의 임프레스 와치가 24일(현지시간) 보도했다.
그러나, 전고체 배터리는 고체 전해질과 양극활물질의 계면 저항이 높고, 고체 전해질의 비중이 커 중량이 증가한다는 단점이 있다.
이번에 소프트뱅크와 엔파워 재팬은 양극·고체 전해질 층의 계면 저항 저감, 고체 전해질 중량비 저감, 고체 전해질 층의 박막화 등의 기술 개발에 성공해 중량 에너지 밀도를 300Wh/kg까지 향상했다. 이는 기존 리튬 이온 배터리 셀의 최고치와 동등한 수준이다.
이 기술 개발은 전고체 배터리 상용화를 앞당길 것으로 보인다. 현재 전고체 배터리는 2027년 이후에 상용화될 것으로 전망되고 있다. 그러나, 이 기술 개발로 2027년 이전에도 상용화될 가능성이 높아졌다.
소프트뱅크는 전고체 배터리 분야에 적극적으로 투자하고 있다. 2019년에는 미국의 전고체 배터리 기업인 QS에 9억 달러를 투자했으며, 2022년에 일본 전고체 배터리 기업인 엔파워 재팬에 약 7000만 달러를 투자했다.
도쿄에 본사를 둔 엔파워 재팬은 일본 전고체 배터리 기업으로 2006년 설립됐다. 고체 전해질의 새로운 설계와 제조 기술을 개발하고 있으며, 특히 고체 전해질 계면의 저항을 낮추는 기술과 고체 전해질의 비중을 낮추는 기술에 강점을 보유하고 있다. 기술력은 세계적인 수준으로 평가받고 있다.
2020년에 세계 최초로 리튬금속을 이용한 전고체 배터리 셀을 개발했으며, 2022년에 리튬금속을 이용한 전고체 배터리 셀 중량 에너지 밀도를 300Wh/kg까지 향상하는 데 성공했다.
여기서 300Wh/kg은 배터리 무게 1kg당 300Wh의 전력을 저장할 수 있다는 것을 의미한다. 300Wh/kg의 전고체 배터리가 1kWh의 전력을 저장하려면 3.33kg의 무게가 필요하다는 것으로 이는 종래의 리튬 이온 배터리 셀보다 10% 정도 가볍다. 종래 리튬 이온 배터리 셀의 최고치와 동등한 수준이다.
1kWh 전력으로 전기차가 주행할 수 있는 거리는 전기차 효율과 주행 환경에 따라 다르지만, 일반적으로 1kWh의 전력으로 전기차는 6~8km 정도 주행할 수 있다.
300Wh/kg의 전고체 배터리는 종래의 리튬 이온 배터리 셀과 동일한 전력을 저장하면서도 10% 정도 더 가볍다는 것을 의미하며, 이는 전기차의 주행거리를 늘리고, 전기차의 무게를 줄여 연비를 향상하는 데 도움이 될 것으로 기대되는 부분이다.
이번 기술 개발로 전고체 배터리 시장의 경쟁 구도에 큰 변화를 가져올 것으로 예상된다. 에너지 밀도 300Wh/kg 달성은 안전성과 수명, 출력이 개선됐음을 의미하며 전고체 배터리 상용화를 앞당기는 효과를 기대할 수 있다.
소프트뱅크와 엔파워 재팬의 기술 개발에 자극을 받아 다른 전고체 배터리 기업들도 기술을 따라잡기 위해 노력할 것으로 예상된다. 전고체 배터리의 시장 경쟁 구도 재편을 촉발하는 요인이 될 수 있다.
다만, 전고체 배터리는 여전히 연구 개발 단계에 있으며, 상용화까지는 몇 년이 더 걸릴 것으로 예상된다. 또한, 생산 비용과 안정성 등의 문제도 해결해야 할 과제다.
소프트뱅크는 배터리 시장의 게임 체인저로 불리는 전고체 배터리 분야에 계속 투자를 확대할 것으로 보인다.
박정한 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com
