전고체 배터리 관련주 및 산업분석

대표적인 전고체 배터리 관련주로 도요타, 파나소닉, LG화학, SK이노베이션, 삼성SDI를 꼽을 수 있는데요, 전고체 배터리는 기존 리튬이온전지보다 뛰어난 안정성과, 적은 부피로 주목받고 있는 차세대 2차 전지입니다. 오늘은 전고체 배터리 관련 주 및 산업분석에 대해 알아보도록 하겠습니다.

전고체 배터리 관련주 및 산업분석

전고체 배터리란 무엇인가?

우리가 사용하는 리튬 이온 배터리는 음극재와 양극재 사이에 액체 전해질과 분리재가 들어가 있습니다. 하지만 전고체 배터리는 대신 고체 전해질이 들어가 액체 전해질과 분리재의 역할을 대신하는 구조로 되어 있습니다.

1990년대 중반 일본에서 처음 고안되어 2000년대부터 연구가 시작되었으나, 성능, 가격 등의 문제로 상용화되지 못했습니다. 하지만 최근 전기차 판매의 증가로 리튬이온전지 시장이 확대되면서 다시금 주목받고 있습니다.

기존 배터리는 충격으로 인해 분리재가 손상될 경우, 음극재와 양극재가 닿아 화재 및 폭발이 발생할 수 있습니다. 하지만 전고체 배터리는 고체가 둘 사이를 확실하게 막고 있어 이러한 사고 위험성이 적습니다.

또한 전고체 배터리는 분리막이 존재하지 않아 리튬이온 배터리에 비해 부피를 줄일 수 있습니다. 이로 인해 부피당 전력 저장 용량이 높아진다는 장점을 갖게 됩니다.

하지만 이러한 장점들을 가졌음에도 사용되지 못했던데에는 다 이유가 있습니다. 우선, 지금까지의 전고체 전지는 재충전시 금속이 나무뿌리처럼 변해 음극재와 양극재 사이를 벌리는, 이른바 덴드라이트 현상으로 인해 배터리 수명이 떨어지기 때문입니다. 이에 반해 리튬이온 배터리는 액체 전해질 덕분에 리튬이온의 이동에 무리가 없어 재충전으로 인한 수명저하 현상이 현저히 낮게 나타납니다. 게다가 생산 단가 또한 높아 상용화 하는데 어려움도 존재하였습니다.

전고체 배터리 산업의 현황

최근 전고체 배터리가 이슈가 되고 있는 이유는 바로 도요타 자동차 때문입니다. 도요타는 최근 전고체 상용화할 수 있는 전고체 배터리를 개발했다고 발표하였습니다. 도요타가 개발한 전고체 배터리는 완충시간이 10분에 불과하며 1회 충전시 500km를 주행할 수 있다고 합니다. 2020년대 초반에 전고체 배터리를 탑재한 전기차를 양산할 것으로 발표하여 시장에 큰 충격을 안겨주었습니다.

도요타는 실제로 이 분야에서 독보적인 존재입니다. 업계에서 가장 많은 특허(1,500개 이상)을 보유하고 있으며 자체 투자 금액만 15조원에 달합니다. 세계 최고의 배터리 생산업체인 파나소닉과 합작사를 설립하였으며 원래는 2020년 8월 도쿄올림픽 선수촌 내에서 운행되는 자율주행 버스에 전고체 전지를 탑재할 예정이었으나, 코로나19로 인해 잠시 연기되었습니다.

물론, 다른 업체들에서도 전고체 배터리 개발을 위해 분주하게 움직이고 있습니다. 위 표에서도 볼 수 있듯이 다른 완성차 제조 업체들도 투자 및 기술 협력을 통해 전고체 배터리 기술 확보에 뛰어들었습니다. 하지만 전체적인 구도로 보았을 때 일본 업체들의 움직임이 눈에 띄는 것은 사실입니다. 일반 소비자를 대상으로 하는 전자 제품 시장에서 경쟁력이 떨어진 일본이 최근들어 소재나 배터리 분야에 엄청난 투자를 하고 있고, 일본 정부에서도 적극적으로 지원하고 있기 때문입니다.

국내 개발 현황을 살펴보면 2020년 3월 삼성전자에서는 1회 충전으로 800km를 주행, 1,000회 이상 재충전이 가능한 전고체 배터리를 개발하였다고 발표하였습니다. 이에 관심을 가진 현대차그룸 임원진은 2020년 6월 삼성SDI 천안 사업장을 방문하기도 하였으며, 현대차 정의선 회장은 이재용 부회장, 구광모 LG그룹 회장, 최태원 SK그룹 회장을 만나 차세대 배터리 개발을 논의하기도 하였습니다. LG화학도 2019년 4월 관련부서를 신설하여 전고체 전지를 비롯한 차세대 전지를 개발 중에 있다고 알려져 있습니다.

전고체 배터리 개발이 더욱 중요한 이유는 당연히 전기차 시장의 성장 때문입니다. 그동안 이차전지의 주 사용처는 스마트 기기였지만 앞으로는 전기차일 것이기 때문입니다. 이에 대해서는 이전 포스팅에 상세하게 기재하였으니 참고해주시면 이해가 빠르실 것이라 생각합니다.

전망 및 시사점

하지만, 전고체 배터리 시장을 단기적으로 마냥 낙관하기만은 어렵습니다. 글로벌 배터리 제조사들은 현재 리튬이온 기반의 전기차 배터리 시장 선점을 위해 대규모 설비투자를 진행 중이기 때문입니다. 아직까지, 현행 리튬이온전지 생산라인을 전고체 전지 생산에 활용할 수 있는 제조공정이 개발되어 있지 않아 당분간은 리튬이온전지를 중심으로 한 전기차 배터리 산업이 주를 이룰 것이라 예상됩니다.