美 SES, 현대차·GM과 개발한 세계 최초 100+Ah 리튬메탈배터리 공개
美 SES, 현대차·GM과 개발한 세계 최초 100+Ah 리튬메탈배터리 공개
  • 박상우 기자
  • 승인 2021.11.04 11:47
  • 댓글 0
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SES 창업자이자 최고경영자(CEO)인 치차오 후 박사가 리튬메탈배터리셀인 아폴로를 공개하고 있다.

[M오토데일리 박상우 기자] 미국의 배터리 개발업체인 솔리드에너지시스템(SES)이 107Ah(Ah) 리튬 금속 배터리 셀인 아폴로(Apollo)를 공개했다.

4일 SES는 온라인을 통해 SES 배터리 월드 2021을 개최하고 리튬메탈배터리셀인 아폴로를 공개하고 생산 시설 확대 관련 계획을 발표했다.

2012년 미국 MIT 연구소 스타트업에서 시작한 SES는 싱가포르에 본사를 두고 보스턴과 중국 상해에서 연구소와 시험 생산 시설을 운영하고 있으며 현재 차세대 배터리로 꼽히는 리튬메탈배터리를 개발하고 있다.

리튬메탈배터리는 배터리의 4대 소재 중 하나인 음극재에 흑연 대신 금속을 사용해 에너지 밀도를 크게 높인 배터리로 리튬이온배터리의 경우 에너지 밀도를 최대 800Wh/L까지 높일 수 있으나 리튬메탈배터리는 1천Wh/L 이상으로 높일 수 있다.

에너지 밀도가 높아지면 부피를 적게 차지하기 때문에 전기차에 더 많은 배터리를 넣어 주행거리를 크게 늘리거나 차체를 가볍게 만들 수 있다. 여기에 어떤 금속을 사용하느냐에 따라 배터리의 가격을 낮출 수 있어 전기차의 가격을 저렴하게 책정할 수 있다.

에너지밀도가 이같이 높지만 양산성은 리튬이온배터리보다 현저히 떨어진다. SES는 리튬메탈배터리의 높은 에너지밀도와 리튬이온배터리의 양산성을 결합한 하이브리드 리튬 메탈배터리를 개발하고 있다.

SES가 이날 공개한 아폴로는 세계 최초로 100Ah 이상인 리튬메탈배터리이며 에너지밀도는 417Wh/kg 및 935Wh/L로 리튬이온배터리셀의 평균 에너지밀도보다 약 40% 높다. 그러나 무게는 0.982kg에 불과하다. 특히 상온에서 진행한 C/10(10시간 방전), C/3(3시간 방전), 1C(1시간 방전) 테스트 모두에서 비슷한 수준의 높은 용량과 에너지 밀도를 보였다.

SES는 현재 제너럴모터스, 현대차·기아와 전기자동차용 A샘플 리튬메탈배터리를 개발하고 있으며 A샘플을 내년에 선보일 예정이다. 2024년에는 B샘플과 C샘플을 선보이고 2025년에 상용화한다는 계획이다.

현대차·기아는 지난 7월 SES와 1억달러(1,129억원) 규모 기술연구개발협약(JDA) 및 지분 투자 계약을 맺었다. GM은 지난 2015년 SES에 투자를 단행, 지분 10% 이상을 확보하고 리튬메탈배터리를 함께 개발하고 있다.

현대차, GM뿐만 아니라 SK도 SES에 투자했다. SK는 지난 2018년 말 300억원 가량을 투자해 SES 지분 12.7%를 확보했으며 지난 5월 400억원을 추가 투자해 싱가포르 국부펀드 테마섹(Temasek), 창업자 치차오 후(Qichao Hu) CEO에 이어 3대 주주 지위를 확보했다.

SES 창업자이자 최고경영자(CEO)인 치차오 후 박사는 “세계 최초로 100Ah 리튬메탈 배터리를 개발하고 시연하기 위해 세계 최고의 완성차 업체들과 차세대 배터리 공급업체들은 경쟁을 벌이고 있다. 그리고 오늘 우리가 해냈다. 우리는 완성차 파트너들과 지속적으로 협력하여 이 배터리를 최적화하고 상용 생산할 것이다. 우리와 OEM 파트너들이 이번 경쟁에서 승리해, 가장 먼저 차세대 리튬메탈 배터리를 상용화할 것으로 확신한다”고 말했다.

또한 “이 배터리들은 더 많은 테스트와 최적화 과정을 거쳐야겠지만, 이 배터리들이 보여준 성능은 매우 흥미 진진하다. 배터리는 광범위한 온도와 전력 밀도 범위에서 높은 에너지 밀도를 제공해야 한다. 자동차는 고온과 저온 속에서도 운행되어야 하며, 고속 및 저속 주행 시 원활하게 작동해야 한다. 전고체 배터리는 우리의 하이브리드 리튬메탈 배터리 수준의 성능을 결코 달성할 수 없다”고 덧붙였다.

SES는 동시 진행 중인 개발 트랙 세 가지를 소개했다. 신소재 개발 플랫폼 헤르메스(Hermes™), 엔지니어링 역량을 갖춘 차랑용 대형 배터리 셀 아폴로(Apollo™), 마지막으로 배터리 상태를 모니터링하는 AI기반의 세이프티 소프트웨어 아바타(Avatar™)다.

SES는 또 상하이 기가의 항공 사진을 공개했다. 중국 상하이 자딩구에 건설 중인 30만 제곱피트(약 8430평) 규모의 이 시설은 2023년 완공 예정이며, 전 세계에서 가장 큰 리튬메탈 배터리 생산시설로, 연간 1GWh의 리튬메탈 배터리 생산 능력을 갖추게 된다.

중국 상하이 자딩구에 위치한 SES 상하이 기가 항공 사진

 


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