토요타. 폭스바겐, 전 고체배터리로 전기차 시장 뒤집기 나선다.
토요타. 폭스바겐, 전 고체배터리로 전기차 시장 뒤집기 나선다.
  • 이상원 기자
  • 승인 2021.06.14 18:50
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토요타가 개발중인 솔리드 스테이트 배터리

[M 오토데일리 이상원기자] 리튬배터리를 대체할 전고체배터리 개발 경쟁이 치열해지고 있는 가운데 전기차 분야에서 뒤쳐져 있는 일본 토요타자동차와 독일 폭스바겐이 전기차시장에서 전 고체배터리로 뒤집기에 나설 것이란 전망이 나오고 있다.

전고체배터리는 아직 상용화단계에 이르지 못했지만 이 배터리와 관련된 특허를 이들 두 회사가 움켜쥐고 있기 때문이다.

전고체 배터리 관련 특허를 가장 많이 갖고 있는 토요타는 2021년부터 이 배터리를 장착한 차량의 시험 생산을 검토하고 있다.

폭스바겐은 미국 배터리업체 퀀텀스케이프와 함께 2024년경 이 배터리를 장착한 전기차를 생산한다는 계획이다.

만약, 이들 두 업체가 전고체배터리 상용화에 성공한다면 리튬이온 배터리시장을 장악하고 있는 중국과 한국 업체들로부터 전세를 역전시킬 수가 있다.

리튬배터리는 현재 중국 CATL. BYD, 한국 LG 에너지솔루션, SK이노베이션, 삼성SDI 등 중국과 한국 배터리 기업들이 70% 이상을 차지하고 있다.

토요타는 현재 전 고체배터리와 관련된 특허를 전체 업체들 중 가장 많은 1천개 이상 보유하고 있다.

토요타의 목표는 2020년대 전반기(2025년 이내) 전 고체 배터리를 실용화한다는 것으로, 2021년 중 차량의 공개 시험생산을 검토 중에 있다.

토요타가 개발한 올 솔리드 스테이트 배터리(전 고체배터리)는 기존 배터리와 같은 크기에서 주행거리를 2배 이상 늘릴 수 있는 것으로 알려져 있다. 토요타는 테슬라용 배터리를 생산하고 있는 파나소닉과 협력하고 있다.

전 고체 배터리는 리튬이온을 앞뒤로 전달하는 전해질을 고체물질을 사용한 배터리로, 전해액을 사용하는 리튬이온 배터리에 비해 단락 위험이 적고 화재 위험성도 낮다.

게다가 리튬이온 배터리보다 단위 중량 당 에너지 밀도가 높고, 동일한 배터리 크기로 순수 전기자동차의 배터리 수명을 크게 연장할 수가 있다.

현재까지 알려진 바로는 퀀텀 스카에프의 전 고체배터리는 금속 리튬을 음극으로 사용해 배터리 수명이 훨씬 길고, 항속거리도 리튬이온 배터리에 비해 1.8배 긴 730km에 달하는 것으로 파악되고 있다. 이 배터리는 또, 15분 만에 배터리 용량의 80%까지 충전이 가능하다.

이 배터리는 특히 열화가 잘 발생하지 않아 38만km를 주행해도 전체 충전용량은 원래의 80%까지 유지하는 것으로 알려졌다.

폭스바겐은 퀀텀 스케이프의 배터리 기술을 바탕으로 2024년부터 2025년까지 전고체 배터리 양산을 시작할 예정이다.

퀀텀 스케이프는 지난 5월 폭스바겐과의 합작투자를 통해 2021년 중 북부 독일에 시험 생산라인을 구축할 것이라고 발표한 바 있다.

이 공장의 초기 연간 생산능력은 1GWh이며, 이후 생산능력을 20GWh까지 늘릴 계획이다. 이는 현재 유럽 배터리 총 생산능력의 절반 이상에 해당하며, 연간 수십만 대의 순수 전기자동차를 만들 수가 있다.

BMW도 지난 5월 미국의 배터리 스타트업인 ‘솔리드 파워’에 대한 투자를 확대한다고 발표했다.

솔리드 파워의 전 고체배터리는 이론적으로는 리튬이온 배터리보다 배터리 수명을 최대 2배까지 늘릴 수 있는 것으로 알려져 있다.

BMW는 2022년에 테스트용 배터리를 생산하고, 2025년 이전에 전 고체배터리가 장착된 차량을 도로에서 테스트한 뒤 2030년 이전에 대량 생산에 나선다는 계획이다.

하지만 전 고체배터리는 높은 생산비용을 해결해야 상용화가 가능하다.

전 고체배터리는 현재 사용되는 리튬이온 배터리보다 가격이 4배 이상 높은 것으로 알려져 있다.

미국 포드자동차의 추정치에 따르면, 현재 순수전기자동차용 리튬이온 배터리 비용은 KWh당 13만2,500원이며, 2030년까지는 10만1900원 이하로 낮아질 것으로 예상됐다.

토요타자동차는 양산기술 확보로 2025년까지 15만3천원, 2030년까지 10만2천원으로 낮춰 리튬이온 배터리와 동등한 수준으로 만든다는 계획이다.

조사 보고서에 따르면 전 고체배터리의 글로벌 시장규모는 2035년까지 21조4천억 원에 달할 것으로 추산되고 있다.


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