o 전고체 배터리 

- (정의) 고체 전해질*을 사용하여 양극, 음극, 전해질 등 주요 구성요소가 모두 고체로 되어있는 이차전지 

* 양극과 음극 사이에서 이온이 움직이는 통로를 제공하여 전류를 흐르게 하는 물질 

▶ (분리막) 리튬이온전지는 양극과 음극의 물리적 접촉을 방지하기 위한 분리막이 필요하나, 전고체 전지는 고체 전해질이 

    분리막의 역할을 대신하여 별도의 분리막이 없다 

▶ (음극) 리튬이차전지는 음극활물질로 흑연을 사용하나, 전고체 전지는 리튬 금속도 음극재로 사용 가능하다 

* 이론 용량(mAh/g) : 흑연 372, 리튬 금속 3861 

- (작동원리) 기존 리튬이온전지와 작동 원리가 동일하며 리튬 이온의 전지내 이동에 의해 충전·방전된다. 

▶ (충전) 양극의 리튬 이온이 음극으로 이동 

▶ (방전) 음극의 리튬 이온이 양극으로 이동

- (종류) 전고체 배터리는 고체 전해질의 종류에 따라 크게 황화물계, 산화물계, 유기 고분자계로 구분된다. 

▶ (황화물계) 이온전도도* 등 기술적인 특성이 우수하고 대량 양산화에 유리하지만 황과 수분이 반응하면 독성물질인 황화수소가 

    생성되어 공기 중 안전성이 취약하다 

* 전해질 내 리튬 이온의 이동 속도 

▶ (산화물계) 이온전도도가 양호하고 공기 중 안전성이 우수하나, 전해질과 전극 사이 접촉 계면 형성이 어려워 고온 소결 공정이 

    필요하다

▶ (유기 고분자계) 다양한 형상으로 제작이 가능하고 기존 액체 전해질과 생산 공정과 유사하나, 이온전도도가 낮고 고온 환경에서만 

    사용이 가능하다

- (장·단점) 기존 리튬이온전지 대비 높은 안전성과 에너지 밀도 등은 장점이나, 기술적 문제와 낮은 경제성이 단점이다. 

① 장점 

▶ (안전성) 화재의 위험이 없고 전해질 누액, 폭발 위험으로부터 안전하다 

▶ (에너지밀도) 전고체 배터리는 셀*의 적층을 통해 높은 에너지밀도를 구현할 수 있어, 전기차의 주행거리를 개선할 수 있다 

* 전기에너지를 충·방전할 수 있는 전지의 기본단위 

▶ (충전시간) 분리막이 없이 고체 전해질 사이로 리튬 이온이 이동하여 충전시간이 빠르다(황화물계에 한정) 

② 단점 

▶ (출력) 액체 전해질에 비해 낮은 고체 전해질의 리튬 이온전도도로 인해 배터리의 출력이 저하된다 

▶ (계면저항) 고체 전해질은 고체 양·음극활물질간 접촉계면이 작고 계면저항이 커서 배터리 성능 저하가 유발될 수 있다 

▶ (덴드라이트) 리튬 금속을 음극으로 사용시 충·방전이 반복됨에 따라 음극 표면에 나뭇가지 모양의 돌기가 형성되면서 화재 위험성이 

    커질 수 있다 

   o 전고체 배터리 시장 전망 

- (전망) 전고체 배터리는 2025~2027년에 양산이 시작되어 2035년경에 전체 이차전지 시장의 약 10%를 점유할 것으로 예상된다

   (SNE리서치) 

▶ 전체 이차전지 생산능력 전망(GWh) : (’2028) 4867 ⟶ (’2035) 9049 

▶ 전고체 배터리 생산능력 전망(GWh) : (’2028) 33 ⟶ (’2035) 950 

     o 전고체 배터리 관련 기업 동향 

- (국내) 국내 배터리 3사 및 완성차 업체에서 전고체 배터리 개발 및 상용화를 추진 

▶ (삼성SDI) 국내 배터리 업체 최초로 파일럿 라인*을 조성하고 양산 기술 확보에 주력 

* 실제 양산용 라인을 구축하기 전 시험 생산을 위해 마련하는 라인 

▶ (LG에너지솔루션) 초고에너지밀도 셀 구현을 위해 음극에 활물질이 없는 전고체 배터리를 개발하는 한편, 반고체 배터리* 생산기반을 

    구축 * 전해질이 유기용매 겔 형태의 반고체 상태인 이차전지 

▶ (SK이노베이션) 황화물계·고분자-산화물 복합, 두가지 전고체 배터리 개발 투트랙 추진 

▶ (현대차그룹) 전고체 배터리를 여러개로 묶어 모듈 단위로 테스트 중 

- (미국) 스타트업이 투자 유치를 발판으로 전고체 배터리 개발을 주도 

▶ (퀀텀스케이프) 빌게이츠와 폭스바겐으로부터 약 10억달러를 유치받아 2025년부터 전고체 배터리를 대량 생산할 계획 

▶ (솔리드파워) 삼성, 현대차, BMW 등으로부터 투자를 받아 2027년까지 상용화를 목표로 기술개발 중 

- (일본) 전고체 배터리 기술개발에 집중하여 기술력이 가장 앞선 것으로 평가받고 있음 

▶ (도요타) 1995년부터 전고체 전지 개발을 시작하였으며 2028년 전고체 배터리를 탑재한 전기차 상용화가 목표 

- (중국) 정부 주도의 산·학·연 연구 플랫폼을 조성하여 전고체 배터리 기술을 개발하는 한편, 전고체 배터리의 대안으로 반고체 배터리를 

  개발 중 

▶ (전고체 배터리 연구 플랫폼) CATL·BYD 등 주요 배터리 기업과 대학·연구기관·정부 등이 참여하는 ‘중국 전고체 배터리 산학연 합동 

    혁신 플랫폼(CASIP)’이 ’24년 1월 출범하여 공동 학술교류·기술개발 추진 

▶ (CATL) 에너지밀도 500Wh/kg 이상의 반고체 배터리 개발 중 

▶ (위라이온) 에너지밀도 360Wh/kg의 반고체 배터리를 차량에 탑재하여 장거리 주행 시연 

▶ (니오) 반고체 배터리를 장착해 양산되는 세계 최초의 전기차 모델 공개 

- (유럽) 외부 스타트업과 협업하여 전고체 배터리 개발 

▶ (폭스바겐) 美 스타트업 퀀텀스케이프와 전고체 배터리 기술개발 중이며 최근 샘플테스트 성과 발표 

▶ (BMW) 美 스타트업 솔리드파워와 전고체 배터리 프로토타입 라인을 구축할 예정