더 오래, 더 빠르게…진격의 ‘K-배터리’

삼성SDI는 업계 최고 에너지 밀도 전고체 배터리(위) 양산 준비 로드맵을 최초 공개하고, SK온은 진화된 급속충전 성능을 갖춘 어드밴스드 SF 배터리 기술을 공개한다. 아래는 SK온 인터배터리 2024 부스 조감도. 사진제공｜삼성SDI·SK온

LG엔솔, 노트북에 미드니켈 적용
삼성SDI, ASB 양산 로드맵 공개
SK온, 어드밴스드 SF 충전 혁신
에너지 효율·급속충전 기술 뽐내

LG에너지솔루션, SK온, 삼성SDI 등 K 배터리 3사가 국내 최대 배터리 전시회 ‘인터배터리 2024’에 참가해 차세대 혁신 기술을 대거 공개한다. 올해로 12회차를 맞은 인터배터리 행사는 세계 18개국 115개 업체가 참가해 역대 최대 규모로 열린다.


●LG에너지솔루션, 미드니켈 기술 선보여

LG에너지솔루션은 올해 처음 제정된 ‘2024 인터배터리 어워즈’에서 ‘미드니켈(Mid-Ni) Pure NCM’으로 ‘종합 최고 혁신상’을 수상한다. 이 상은 참가 기업 제품 중 기술리더십과 혁신성, 상품성 등을 종합적으로 고려해 선정된다.

LG에너지솔루션의 미드니켈 Pure NCM은 고전압에서 구동이 가능한 미드 니켈(NCM613) 소재를 발굴하고 적용한 노트북 배터리로 단결정 양극 소재를 사용하여 고전압 환경에서 전극의 장기 내구성을 확보한 기술이 높게 평가됐다.

노트북 배터리에 미드니켈 Pure 100% 를 적용한 것은 LG에너지솔루션이 업계 최초이다. 상대적으로 가격이 높은 LCO(리튬코발트산화물) 조성 중심의 노트북 배터리 시장에서 미드니켈 Pure NCM 100% 배터리로 라인업 다양화가 가능해지고, LCO 대비 NCM의 낮은 메탈가 변동성을 통해 가격 안정성 또한 확보할 수 있어 노트북 배터리 산업의 다각화에 기여할 것으로 기대된다.

LG에너지솔루션은 앞으로 더욱 발전된 차세대 미드니켈 배터리 개발을 통해 더 많은 애플리케이션으로 미드니켈 배터리를 확산 적용할 계획이라고 밝혔다.

함께 선보인 ‘음극 레이저 식각 기술’은 자동화 솔루션 최고 혁신상을 수상했다. 소형 파우치 분야 음극 박막 코팅공정에 세계 최초로 레이저를 활용한 공법으로, Swelling(배터리 부품 현상)을 원천적으로 차단해 품질 안정성과 신뢰성을 높였다.

LG에너지솔루션은 앞으로도 저비용·고효율 음극 레이저 기술개발을 지속적으로 발전시켜 배터리 산업 고도화에도 기여할 것이라고 밝혔다.


●삼성, SDI 전고체 배터리 공개

삼성SDI는 업계 최고 에너지 밀도를 자랑하는 900Wh/L ASB(All Solid Battery)의 양산 준비 로드맵을 처음으로 공개한다. ‘꿈의 배터리’로 불리는 ASB는 고체 전해질을 사용해 화재의 위험성이 적고 주행거리가 길어 배터리 업계에서 주목하는 차세대 배터리이다.

삼성SDI는 현재 양산 중인 각형 배터리(P5)와 비교해 약 40% 가량 향상된 에너지 밀도 900Wh/L의 전고체 배터리 개발 및 양산 준비 계획을 밝힐 예정이다. 독자 조성한 고체 전해질 소재 개선과 혁신적인 무음극 기술을 통해 음극의 부피를 줄여 양극재를 추가함으로써 업계 최고의 에너지 밀도를 달성하겠다는 계획이다.

삼성SDI는 업계 최초로 9분 만에 8% 에서 80%까지 셀 충전이 가능한 초급속 충전 기술도 발표한다. 리튬이온의 이동경로를 최적화하고 저항을 감소시켜 9분 만에 80%까지 충전이 가능한 초급속 충전 기술을 개발 중이며 2026년 양산 목표이다. 해당 기술은 기존 P5 배터리 대비 충전 시간을 대폭 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 또한 20년간 사용 가능한 초 장수명 배터리의 2029년 양산 계획도 공개될 예정인데, 소재의 내구성 강화를 통해 배터리 수명을 현재 수준에서 2배 이상 늘릴 계획이다.

한편, 삼성SDI는 올해 처음 신설된 ‘인터배터리 2024 어워즈’에서 주력 ESS 제품인 SBB로 ‘ESS 최고 혁신상’을 수상했다. SBB는 설치가 용이하고 직분사시스템 적용 등으로 안전성을 높인 제품으로 미국과 유럽 시장에서 기술력을 인정받은 제품이다.


●SK온, ‘급속충전 최고혁신상’ 수상

SK온이 진화된 급속충전 성능을 갖춘 어드밴스드 SF(Super Fast) 배터리(Advanced SF 배터리)로 ‘2024 인터배터리 어워즈’에서 ‘급속충전 최고혁신상’을 수상한다.

Advanced SF 배터리는 기존의 SF 배터리 대비 에너지 밀도는 9% 높이면서 급속충전 시간은 유지한 혁신 제품이다. 에너지 밀도가 같다면 기존 SF 배터리 보다 급속충전 성능이 약 18% 개선된 셈이다. 보통 에너지 밀도가 10% 증가하면 급속충전 시간이 20% 증가한다.

이 배터리는 기아 EV9에 탑재됐다. 1 회 충전 시 최대 501km를 주행할 수 있다. SK온은 이번 행사에서 배터리와 차량 실물을 전시한다.

SK온은 지난 2021년 18분 만에 셀 용량의 10%에서 80%까지 충전할 수 있는 SF 배터리를 공개했다. 니켈 함량이 83 %인 하이니켈 배터리다. 한번 충전하면 400km 이상 주행할 수 있다. 당시 상용화된 배터리 중 가장 빠른 충전 속도로, CES 2023 최고혁신상 등 기술력을 인정받았다. 이 배터리가 탑재된 현대 아이오닉5, 기아 EV6는 세계 최고 권위를 자랑하는 ‘2022 월드카 어워즈(WCA)’ 등 각종 시상식에서 ‘올해의 차’로 선정됐다.

어드밴스드 SF 배터리는 SK온이 고유의 급속충전 기술을 끊임없이 개선해 얻어낸 성과다. 배터리 충전 속도는 리튬이온 이동 거리와 이동 속도에 따라 결정된다. 에너지 밀도가 높으면 충전 시 음극저항이 높아 리튬이온 이동속도가 느려져 충전 시간이 길어진다.

SK온 측은 “전기차 기술력의 핵심은 충전시간과 주행거리”라며 “SK온은 하이니켈 배터리 NCM9을 비롯해 화재 위험을 차단한 Z-폴딩 기술, 셀투팩 기술을 적용한 S-PACK 등 세계적 연구개발 성과를 거둬온 만큼 앞으로도 글로벌 배터리 시장을 선도하겠다”고 밝혔다.

원성열 스포츠동아 기자 sereno@donga.com 기자의 다른기사 더보기