삼성SDI, 전고체 배터리로 전환 가속화…전기차 이어 스마트폰 적용

삼성SDI는 리튬 이온 배터리를 잇는 전고체 배터리 기술에 투자를 확대해 나가고 있다. 삼성SDI은 전고체 배터리 투자 확대가 갤럭시 노트 7의 참사를 되풀이하지 않기 위한 것이며, 전고체 배터리를 먼저 전기차에 적용하고, 그 후에 스마트폰과 태블릿에 본격적으로 탑재할 예정이다.

전고체 배터리는 양극과 음극 사이에서 이온을 전달하는 전해질을 기존 액체에서 고체로 대체하여 안전성과 성능 면에서 우수하다. 기존 리튬이온 배터리보다 에너지 밀도가 높고, 유기 용매가 없어 화재나 폭발 위험성이 작다는 장점이 있다.
삼성SDI는 전고체 배터리 기술 개발에서 선두를 달리고 있다. 이를 위해 수원 연구소에 'S라인’이라는 전고체 배터리 파일럿 라인을 구축했다. S라인에는 전고체 전지 전용 극판 및 고체전해질 공정 설비, 전지 내부의 이온 전달을 원활하게 하는 셀 조립 설비 등이 도입되었다. 이는 삼성SDI가 전고체 배터리 기술을 실제로 생산하고 테스트하기 위한 시설이다.

지난 6월에는 전고체 배터리의 개발 시제품 생산에 들어갔다. 연내 고객향 시제품 생산도 시작할 계획이며, 완성차 업체 데모 차량 탑재도 협의 중이다.
삼성SDI는 차세대 배터리 개발을 위한 새로운 조직을 만들었다. 이 조직은 ASB(All Solid Battery·전고체 배터리) 사업화 추진팀이라고 하며, 삼성SDI 중대형전지사업부에 속해 있다. 이 팀은 전고체 배터리 사업을 본격적으로 추진하는 것이 목표다. 고주영 삼성SDI 중대형전지사업부 마케팅팀장(부사장)이 이 팀을 이끌 예정이다.

삼성SDI는 황화물 기반 기술을 활용하여 에너지 밀도가 900Wh/L를 넘는 전고체 배터리 개발을 목표로 하고 있다. 이 기술은 가장 빠른 리튬 이온 흐름을 제공하는 특성을 가지고 있으며, 배터리 기술에 큰 혁신을 가져올 것이다.

삼성SDI의 전고체 배터리는 고체 전해질 소재와 혁신 소재 기술을 사용하여 수명을 개선한 무음극 기술이 특징이다. 무음극 기술은 음극에 리튬을 사용하지 않거나 극소량만 사용하는 기술로 이로 인해 배터리의 안전성이 향상된다.

무음극 배터리는 음극 활물질을 저장해두는 구리 집전체만이 음극 부품으로 들어가며, 집전체 위에 높은 에너지 밀도를 가지는 리튬 금속 형태로 에너지가 저장된다. 충전을 할 때 음극 표면에 리튬금속이 생기며 음극재 역할을 하고, 이후 충전이 끝나면 사라지는 구조다. 이로 인해 음극재가 없는 리튬 전지는 기존 리튬이온전지와 비교해 60% 더 높은 에너지 밀도를 구현할 수 있다.

삼성SDI는 2025년에 전고체 배터리 대형 셀 생산 기술을 개발하고, 2027년 양산에 들어간다는 계획이다. 이는 국내 셀 제조사 중에서 가장 빠른 시점이다. 이를 통해 삼성SDI는 전고체 배터리 기술의 선두주자로서의 위치를 공고히 할 것으로 전망된다.


홍정화 글로벌이코노믹 기자 noja@g-enews.com