'최초', '최고'의 향연…K배터리 3사 신기술 한데 모아보니

6일 '인터배터리 2024' 역대 최대 규모로 개막
LG엔솔·삼성SDI·SK온, 차세대 혁신기술 총집결

/그래픽=비즈니스워치

LG에너지솔루션·삼성SDI·SK온 등 국내 배터리 3사가 6일부터 3일간 '인터배터리 2024'에 참가, 에너지밀도를 개선해 주행거리를 늘린 전고체·셀투팩 등 초격차 기술력을 뽐낸다. 기존에 공개되지 않은 최신 기술들이 집결되면서 관람객들의 이목을 사로잡을 전망이다. 

올해로 12회를 맞이하는 인터배터리는 역대 최대 규모로 진행된다. 국내 배터리 3사를 비롯해 18개국, 579개 배터리·소재·장비·부품 관련 기업이 대거 참여한다.

LG엔솔, '파우치형 셀투팩' 최초 공개

LG에너지솔루션은 이번 전시회에서 파우치형 셀투팩(Cell to Pack·CTP) 기술을 최초 공개한다. LG에너지솔루션은 ‘파우치형 셀투팩’에 검증된 열 전이 방지 기술을 적용, 안정성을 강화했다. 

'셀투팩' 기술은 최근 전기차 배터리 시장서 주목받는 첨단 팩 디자인이다. 기존 배터리 구성에서 모듈 단계를 제거해 팩에 직접 셀을 조립한 것이 특징이다. 이를 통해 배터리 무게 및 비용은 줄고 에너지 밀도는 높아진다.

LG에너지솔루션 관계자는 "기존 파우치 셀의 가벼운 무게 특성을 유지하면서도 팩의 강성을 높였다"며 "팩을 구성하는 부품을 줄이고 공정을 단순화해 제조원가를 절감, 가격 경쟁력을 갖췄을 뿐 아니라 안전성을 지닌 것도 장점"이라고 말했다.

LG에너지솔루션 파우치형 셀투팩(CTP) 이미지./사진=LG에너지솔루션

미드니켈(Mid-Ni) 조성을 적용한 소형 파우치 셀도 처음 공개된다. 고전압 구동이 가능하고 효율성과 가격 경쟁력을 모두 갖춘 제품으로, 노트북 등 IT 기기가 주 타깃이다.

전고체배터리와 리튬황배터리, 리튬메탈배터리 등 차세대 전지 기술도 선보일 예정이다. "보급형부터 프리미엄에 이르는 LG에너지솔루션의 다양한 제품 포트폴리오와 기술 역량을 확인할 수 있을 것"이라는 게 회사 측 설명이다.

아울러 LG에너지솔루션 사내독립 기업 에이블의 재생 에너지 전력망 통합 관리 사업 및 쿠루의 전기 이륜차용 배터리 교환 사업, 전기차 배터리 종합진단 서비스 등 신사업도 선보일 예정이다.

삼성SDI, '최고 에너지밀도'  전고체 로드맵 선봬 

삼성SDI는 전고체 배터리를 앞세운다. '900와트시리터(Wh/L)급' 전고체 양산 준비 로드맵을 대중에 최초 공개한다는 방침이다. 이는 삼성SDI가 현재 양산 중인 각형 배터리(P5) 대비 약 40% 가량 향상된 수치이자 업계 최고급 에너지 밀도다.

독자 조성한 고체 전해질 소재를 개선하고, 혁신적인 무음극 기술을 통해 음극의 부피를 줄여 양극재를 추가함으로써 업계 최고의 에너지 밀도를 달성하겠다는 계획이다.

전고체 배터리는 액체가 아닌 고체 전해질을 사용, 화재의 위험이 적고 주행거리가 길어 주목받는 차세대 배터리다. '꿈의 배터리'로 불리기도 한다. 

삼성SDI는 지난해 말 신설된 전고체(ASB)사업화추진팀을 중심으로 SDI연구소 S라인에서 샘플을 생산하는 등 전고체 배터리 사업을 본격화하고 있다. 이번 전시회를 통해 2027년 전고체 배터리 양산 목표가 차질없이 진행되고 있음을 공고히 한다는 포부다.

dhsms 6일 코엑스에서 열리는 '인터배터리 2024'에서 삼성SDI가 업계 최고 에너지 밀도 '900Wh/L 전고체 배터리'의 개발 및 양산 준비 로드맵을 첫 공개한다./사진=삼성SDI

20년간 사용 가능한 리튬이온 배터리의 2029년 양산 계획도 공개된다. 소재의 내구성 강화를 통해 배터리 수명을 현재 수준에서 2배 이상 늘릴 계획이다.

이어 '초급속 충전' 기술도 선뵌다. 리튬이온 이동 경로 최적화, 저항 감소 등을 통해 초급속 충전이 가능하도록 기술을 개발하고 있다. 8%에서 80%까지 충전하는데 걸리는 시간 9분, 10분 미만을 목표로 삼는다. 본격 양산 시점은 2026년이 목표다. 

이와 함께 삼성SDI는 배터리에 화재가 발생하거나 충격이 가해질 경우 고열과 가스를 각형 배터리 내 배출구로 빠르게 내보내 배터리 간 열 전파를 최소화시키는 열확산 방지 기술도 공개한다는 방침이다.

SK온, '초급속 충전' 끝없는 진화

SK온은 하이니켈 배터리인 'Advanced SF 배터리'를 공개한다. 지난 2021년에 선뵌 하이니켈 배터리 SF의 기능을 향상시켰다. 에너지 밀도는 기존 대비 9% 높이면서 급속충전 시간은 유지한 것이 특징이다. 18분 만에 셀 용량 10%에서 80%까지 충전이 가능하다. 

급속충전 시간을 18분에서 15분으로 단축한 'SF+' 배터리도 선보인다. SK온만의 이중 레이어 구조에 고용량 실리콘, 저저항 흑연을 배치함으로써 리튬이온의 이동 거리를 줄이고 속도는 높였다. 

SK온 관계자는 "Advanced SF 배터리는 SK온이 고유의 급속충전 기술을 끊임없이 개선해 얻어낸 성과"라며 "특수 코팅공법을 통해 음극 저항을 획기적으로 낮추고 음극 정렬 공법을 적용해 리튬이온 이동 경로를 단축할 수 있었다"고 설명했다.

SK온이 처음 선보이는 Advanced SF 배터리./사진=SK온

저온 성능을 개선한 '윈터 프로(Winter Pro)' LFP도 공개된다. 통상 LFP 배터리는 저온(영하 20℃)에서 주행거리가 50~70%로 급감하는데, SK온은 LFP의 충전 및 방전 용량을 각각 늘렸다. 윈터 프로 LFP의 충전 및 방전 용량은 기존 LFP 배터리 대비 각각 16%, 10% 향상됐고 전체적 에너지 밀도는 19% 높아졌다. 

이번 전시에서 SK온은 에너지저장장치(ESS)도 처음 공개할 예정이다. ESS 모듈을 직·병렬로 이은 차세대 블록을 10분의 1 크기 모형으로 공개한다. 출력·충전량·고장 여부 등 개별 셀 및 모듈의 상태를 실시간 확인할 수 있다. 국내 처음으로 북미 ESS 화재 안전 인증을 받은 열 확산 방지 솔루션을 비롯, 셀 간 온도차를 최소화하고 충·방전 효율을 높인 수냉방식 등 SK온의 ESS 화재 안전 기술도 함께 소개한다.

한편 올해 처음 제정된 '인터배터리 어워즈'도 업계 눈길을 끈다. 참가 기업 제품 중 뛰어난 기술성과 혁신·상품성 등을 지닌 제품을 선정하고자 마련됐다. 총 50개 기업의 78개 제품이 출품돼 배터리 분야 산학연 전문가로 구성된 심사위원회의 심사를 거쳤다.

이번 최고 혁신상은 LG에너지솔루션의 '미드니켈 퓨어 니켈·코발트·망간(NCM)'이 수상했다. 이어 에너지저장장치(ESS) 최고 혁신상은 삼성SDI의 '삼성 배터리 박스(SBB)', 급속충전 최고 혁신상은 SK온의 '어드밴스드 SF 배터리'가 각각 수상했다.

강민경 (klk707@bizwatch.co.kr)

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