※ 최근 전고체배터리 발전에 대한 조사 : 전고체배터리 산업의 현황은 어떠한가? (Part 2)
● 전고체 배터리의 시장 포지셔닝
저비용 LFP배터리가 낮은 성능의 배터리 시장에서 포화가 된 상황에서 전고체 배터리는 에너지 밀도, 주행거리 및 안전과 같은 성능에 더 포커스를 둬야 하며, 제조역량을 LFP와 비슷한 수준의 효율성과 생산량을 목표로 해야 함.
가장 높은 성능의 리튬배터리 에너지 밀도는 kg당 300Wh이며, LFP배터리의 에너지 밀도는 일반적으로 kg당 90 – 160Wh임.
리튬배터리는 장거리 트럭 운송이나 전기비행기(UAM/eVTOL)와 같이 배터리 무게에 민감한 분야를 충족시켜 주기에는 어려움이 있음.
장거리 트럭운송에 사용되는 리튬배터리는 무게만 수만 파운드에 달할 수 있어, 전체 적재능력과 수익성을 제한할 수 있고, 기존 디젤 트럭의 주행거리를 달성하기 어려움.
또한 전기구동 비행체에 리튬이온 배터리를 장착하게 되면 상대적으로 단거리 비행만 가능함. 시각 비행규칙에서는 최소 20분의 연료 비축이 필요하고, 계기 비행규칙에서는 더 긴 시간이 필요하기 때문에 eVTOL과 같은 전기구동 비행체는 이러한 규정을 충족해야 하는 도전에 직면해 있음.
최소 kg당 450 – 500/Wh의 잠재적 에너지 밀도를 가진 고체 배터리는 이러한 산업에서 돌파구를 마련해 줄 수 있음.
● 기술개발 단계에서 양산 단계로
최근 수년 동안 QuantumScape, SES 및 Solid Power와 같은 업체들이 고체배터리를 출시하였지만 아직까지 의미 있는 수준의 경제성을 보여주지는 못하였음.
Solid Power는 R&D비용이 30%이상 증가하여 2024년 손실이 1.05억 달러로 급증하였으며, QuantumScape는 5억 달러를 초과하는 손실을 기록하였음.
SES 또한 연구개발 비용이 두 배 이상 증가하였고, 손실은 40% 증가하였음.
고체배터리 개발업체들에게 어려운 시간이 이어지고 있지만, 지난 1년 동안 고체배터리 분야에서는 고무적인 발전이 있었음.
중국 배터리 제조업체들은 기존 리튬배터리의 생산과 공급에 집중하고 있지만, 전고체배터리의 혁신적인 잠재력을 잘 인식하고 있음.
2024년 1월, 중국 배터리 및 전기차 제조업체들, 정부 및 학계, 경제계 (각 산업, 대학, 투자펀드 및 연구기관 등)로부터의 약 200여 참여자들은 고체 배터리 개발과 상업화를 촉진시키기 위해 컨소시엄을 구성하였음. 이 컨소시엄에는 CATL과 BYD도 참여하였음.
이들은 2030년까지 전고체배터리의 상업화 및 대규모 양산을 목표로 하고 있음.
2024년 4월, 전고체배터리 스타트업인 Factorial과 LG화학은 Factorial의 전고체배터리 소재 및 공정기술을 활용하기 위한 협력을 발표하였음.
LG화학은 GM과 전고체배터리 공급협약을 체결하였으며, 두 업체는 기술 라이선스 및 R&D투자 확대를 통해 전고체배터리 소재공급을 위한 협력을 하기로 하였음.
2024년 5월, ION Storage Systems는 Beltsville의 전고체배터리 테스트라인 건설을 시작한다고 발표하였음.
ION은 2028년까지 생산능력을 500Mwh로 확대할 계획이며, ION의 주요 투자자에는 도요타와 프랑스의 생고뱅이 포함되어 있음.
ION은 또한 미국 메릴랜드 대학교와 미국 에너지부(DOE), 국방부(DOD)와 협력하고 있음.
2024년 5월, 로이터통신은 중국이 전고체배터리 개발 및 상업화를 위해 8.3억 달러 이상을 투자할 것이라고 보도하였음.
여기에는 CATL, NIO, MW(Weltmeister), BYD 등이 포함되어 있음.
2024년 7월, 폭스바겐 그룹 산하의 배터리업체인 PowerCo는 기존 파트너인 QuantumScape와 새로운 협약을 체결하여 자사의 플랫폼을 활용한 배터리 셀 대량생산 계획을 발표하였음.
폭스바겐은 2012년부터 QuantumScape와 협력하여 왔으며, 2014년 투자를 통해 QuantumScape의 최대주주가 되었음.
2024년 9월, 메르세데스-벤츠와 Factorial은 전고체 배터리개발을 위한 협력을 발표하였음. 이 배터리의 에너지 밀도는 450wh/kg로 예상되며, 이를 통해 전기차의 평균주행거리를 80% 증가할 수 있을 것으로 기대하고 있음.
메르세데스-벤츠는 Factorial이 2022년에 진행했던 2억달러 자금조달의 투자자였음.
2024년 9월, Adden Energy는 하버드대학교로부터 받은 전고체배터리 기술을 통해 1,500만달러의 자금을 조달 받았음.
2024년 11월, CATL은 전고체배터리 개발을 강화하기 위해 연구개발팀 규모를 1000명 이상으로 확대한다고 발표하였음.
또한 샘플을 통해 500Wh/kg의 에너지밀도를 달성하고 테스트 단계에 들어갔다고 발표하였음.
2024년 11월, 일본의 혼다는 전고체배터리 테스트 라인을 발표하며 2025년 1월부터 생산을 시작할 것이라고 하였음.
일본의 도요타는 하이브리드 전기차에 집중하고 있으며, 현 세대 전기차를 뛰어넘기 위한 전고체배터리 기술 개발에 주력하고 있음.
도요타는 전고체 배터리와 관련하여 1,300개 이상의 특허를 보유하고 있으며 이는 어떤 다른 업체대비 많은 것임.
도요타는 2023년 말에 이데미쓰코산과 전고체배터리 제조 협약을 체결하였으며, 2027년까지 상업화를 목표로 하고 있음.
2025년 2월, 메르세데스-벤츠와 파트너사인 Factorial은 벤츠 EQS에 리튬금속 전고체배터리 기술에 대한 도로 테스트를 시작하였다고 발표하였음.
● 결론
전고체배터리는 배터리 기술의 성배로 묘사되며, 전고체배터리를 통해 다양한 신산업(전기 비행체, 휴머노이드로봇 등)들의 잠금이 해제될 수 있음.
전고체 기술은 중국의 높아지는 배터리 기술과 소재 공급망 그리고 더 넓은 범위의 전기구동체(EV, eVTOL 등) 산업에서 지배적 위치를 갖게 할 수 있는 잠재력을 지니고 있음.
중국의 배터리 및 전기차 제조업체들은 전고체 기술 개발에 적극적으로 투자하며 미래 시장 지위를 유지하기 위해 노력하고 있음.
한 때 전기차 개발을 주도했던 일본 또한 중국 경쟁자와 테슬라를 뛰어넘는 수단으로 전고체배터리에 투자를 하고 있음.
전고체 관련 업체들이 아직까지는 수익창출이 어렵기 때문에 투자자들의 시선이 곱지는 않음.
그럼에도 불구하고 Factorial과 같은 민간 스타트업들은 주요 자동차 업체들과 파트너쉽을 맺고 진전을 이루고 있음.
자료인용 : Pitch Book “최근 전고체배터리 발전에 대한 조사” (2025. 03. 19)
