“5년 뒤엔 전기차 20년 타는 시대온다”...삼성SDI, 2029년 초장수명 배터리 만든다

‘인터배터리 2024’서 차세대 배터리 개발 로드맵 공개
전고체 에너지밀도 900Wh/L로 업계 최고 수준 달성
9분 만에 8→80％ 셀 충전 가능한 기술도 첫 공개

[헤럴드경제=김지윤 기자] 삼성SDI가 ‘꿈의 배터리’로 불리는 업계 최고 에너지 밀도의 전고체 배터리 양산 준비 로드맵을 최초로 공개했다.

삼성SDI는 6일부터 사흘간 서울 코엑스에서 열리는 ‘인터배터리 2024’에서 ‘900Wh/L ASB(All Solid Battery·전고체 배터리)’ 양산 과정을 소개한다고 5일 밝혔다.

전고체 배터리는 양극과 음극 사이에서 이온을 전달하는 전해질을 액체에서 고체로 대체해 안전성과 성능 면에서 진일보한 배터리를 말한다. 기존 리튬이온 배터리보다 에너지 밀도가 높고, 화재나 폭발 위험성이 낮다.

삼성SDI는 현재 양산 중인 각형 배터리(P5)와 비교해 에너지 밀도가 40％가량 향상된 900Wh/L의 전고체 배터리를 생산할 계획이다. 이는 업계 최고 수준이다. 현재 환경부는 에너지밀도 500Wh/L 초과의 차량을 1등급으로 분류, 보조금을 가장 많이 부여하고 있다.

특히 삼성SDI는 독자 조성한 고체 전해질 소재를 활용하고, 혁신적인 무음극 기술을 적용한다. 음극의 부피를 줄인 자리에 양극재를 추가해 높은 에너지 밀도를 달성한다는 계획이다.

삼성SDI는 지난해 말 신설된 ASB 사업화 추진팀을 중심으로 ‘S라인’에서 샘플을 생산하고 있다. 삼성SDI는 지난해 3월 국내 배터리 업계 최초로 수원에 위치한 연구소 내에 약 6500㎡ 규모의 전고체 배터리 파일럿(시험생산) S라인 구축을 완료했다. 전고체 배터리의 상용화 시점으로는 2027년을 제시했다.

이외에도 삼성SDI는 9분 만에 8％에서 80％까지 셀 충전이 가능한 충전 기술을 소개한다. 삼성SDI는 리튬이온의 이동경로를 최적화하고, 저항을 감소시켜 이 같은 성능을 달성했다. 현재 개발 중인 이 기술은 2026년 양산이 목표이다.

또 20년간 사용 가능한 초장수명 배터리도 2029년 양산한다. 소재의 내구성 강화를 통해 배터리 수명을 현재 수준에서 2배 이상 늘리는 것이 목표다. 이와 함께 배터리 단자를 위에서 옆으로 옮겨 에너지 효율과 쿨링 시스템을 강화한 새로운 폼팩터의 각형 배터리, 모듈이 없는 CTP(셀투팩) 기술도 공개한다.

‘인터배터리 2024 어워즈’에서 ESS 최고 혁신상을 받은 삼성SDI의 삼성 배터리 박스(SBB). [삼성SDI 제공]

하이니켈 NCA(니켈·코발트·알루미늄) 46파이와 미드니켈 NMX(니켈·망간계), LFP(리튬·인산·철) 등 다양한 소재의 배터리 라인업, 에너지저장장치(ESS) ‘삼성 배터리 박스(SBB)’ 등도 전시한다.

삼성SDI는 생산 확대를 위한 투자에도 박차를 가한다. 이달 중 자사 울산 공장에 양극재 신공장을 착공한다. 삼성SDI가 100％ 지분을 보유한 울산 소재 양극재 자회사 에스티엠을 통해 신공장을 짓는다. 이외에도 울산에 신형 배터리공장 건립도 계획 중이다. 총 투자규모는 1조원대에 달할 전망이다.

최윤호 삼성SDI 대표이사 사장은 “삼성SDI는 전고체 배터리를 포함한 차세대 폼팩터 양산을 위한 준비를 차질 없이 진행하고 있다”며 “앞으로도 초격차 기술력을 통해 글로벌 시장을 선도할 것”이라고 말했다.

한편, 삼성SDI는 이달 울산 하이테크밸리 일반산단 3공구에 있는 자사 울산공장에 양극재 신공장 건설 공사를 시작한다고 밝혔다.

삼성SDI는 지분 100％를 보유한 울산 소재 양극재 자회사 에스티엠을 통해 신공장을 지을 예정이다. 에스티엠은 지난해 11월 4125억원을 투자해 양극재 생산라인을 신설한다고 밝힌 바 있다.

삼성SDI는 양극재 공장 외에도 신형 배터리공장도 울산 내 건립을 계획 중인 것으로 알려졌다. 총 투자규모는 1조원대에 달할 전망이다.

jiyun@heraldcorp.com