지난 5년 동안 전기 자동차의 인기가 훨씬 더 높아졌을 수도 있지만, 제한된 주행 거리와 느린 충전 속도와 같은 몇 가지 문제가 여전히 남아 있음에도 불구하고 그렇습니다. 이러한 문제로 인해 많은 구매자는 EV가 자신에게 적합한지 여부를 확신하지 못합니다. 하지만 배터리와 관련된 모든 EV 문제의 구원자로 환영받는 기술이 하나 있는데, 바로 전고체 배터리 기술입니다.
이 기술은 오랫동안 너무 과장되어 현 시점에서는 거의 신화적일 뿐만 아니라 현실 세계에서는 결코 볼 수 없는 것처럼 보입니다. 그렇다면 현재 전고체전지의 현황은 어떠한지, 최종적으로 이를 확인하고 성과를 거두려면 얼마나 갈까요? 여기 보세요.
전고체 배터리란 무엇입니까?
전고체 배터리란 애초에 무엇일까? 전고체 배터리는 양극과 음극을 중간에 다공성 분리막을 두고 전자가 한쪽에서 다른 쪽으로 흐르는 물질을 제공하는 전통적인 배터리 설계의 기본을 유지합니다. 그러면 회로가 생성됩니다. 하지만 기존 배터리가 내부에 액체 전해질 용액을 넣어 만든 반면, 전고체 배터리는 양극과 음극 사이의 분리막을 전해질 자체로 만든다.
최종 결과는? 배터리는 훨씬 더 에너지 밀도가 높기 때문에 제조업체는 동일한 크기의 패키지에 더 많은 에너지를 넣거나 훨씬 더 작은 비슷한 에너지 수준의 배터리를 만들 수 있습니다. 또 다른 큰 장점은 전고체 배터리가 충전 속도가 훨씬 빠르다는 점이다. 따라서 EV의 경우 충전기 자체가 충분한 전력을 공급할 수 있다면 충전소에서 오랜 시간을 보낼 필요가 없다는 점이다.
전고체 배터리 기술이 반드시 새로운 것은 아니지만, 지금까지는 제조가 매우 어렵고 구현 비용이 매우 비싸기 때문에 전고체 배터리가 널리 사용되지 못했습니다. 바로 여기에서 혁신이 이루어집니다. 제조업체는 전고체 배터리를 제조 비용을 낮추어 훨씬 더 광범위한 수준에서 사용할 수 있도록 하기 위해 노력해 왔습니다.
"현재 단점은 고체 전해질이 만들어지고 셀에 가압되는 방식과 관련된 더 높은 제조 비용을 포함합니다"라고 Carnegie Mellon University의 기계 공학 부교수인 Reeja Jayan 박사는 말했습니다. “게다가 고체전해질은 리튬이온을 잘 전도하지 못해 전체적인 용량과 내구성, 안정성이 떨어진다. R&D를 통해 이러한 고민은 곧 해결될 것입니다.”
그리 멀지 않은 미래
그러나 우리는 수년 동안 이러한 새로운 혁신에 대해 들어 왔지만 아직 EV에서는 본 적이 없습니다. 그렇다면 전고체 배터리를 탑재한 전기자동차가 마침내 등장하려면 얼마나 걸릴까요? 글쎄요, 곧 다가올 것은 아니지만 몇 년만 더 기다려야 할 수도 있습니다.
콕스 오토모티브 업계 스테파니 발데스 스트리티(Stephanie Valdez Streaty)는 “거의 모든 자동차(제조업체)가 자체 연구, 전략적 파트너십, 전고체 배터리 기업에 대한 직접 투자 등 다양한 전략으로 전고체 배터리 경쟁에 적극적으로 참여하고 있다”고 말했다. 인사이트 디렉터 . “그러나 전고체 배터리의 상용화는 아직 몇 년 남았습니다. 약속과 진전을 바탕으로 10년 말에는 전고체 배터리의 상용화가 시작될 수도 있습니다. 업계 사람들의 일반적인 합의는 솔리드 스테이트가 2030년까지 시장에 출시될 것이라는 점입니다.”
그 중 많은 부분이 경쟁으로 인해 발생하는 것 같습니다. Toyota가 작년에 상당히 큰 규모의 전고체 배터리 발표를 한 반면, BMW, Mercedes-Benz 등도 이 기술에 관해 발표했습니다. 그뿐만 아니라, 도요타는 실제로 중국과 한국이 장악하고 있는 배터리 분야에서 일본 기업의 경쟁력을 유지하기 위해 일본에서 전고체 배터리 생산을 늘리는 것을 목표로 닛산, 파나소닉과 연합을 만들었습니다. 기본적으로 경주가 시작됩니다.
그러나 전고체 배터리가 소비자에게 실용화되기 전에 해결해야 할 몇 가지 문제가 여전히 남아 있습니다.
높은 기대
하지만 과대광고는 어떻습니까? 주행 거리가 1,000마일에 가까운 EV를 보게 될 가능성이 정말로 있을까요? 글쎄요, 아직은 좀 더 지켜봐야 할 것 같습니다.
일부 회사는 여전히 EV 주행 거리가 크게 향상되었다고 주장하고 있으며 Toyota는 한 번 충전으로 약 900마일의 EV 주행 거리를 제공할 수 있다고 생각합니다 . 그러나 그것은 매우 고급스럽고 제조 비용이 매우 많이 드는 매우 큰 배터리를 사용하는 경우가 많습니다. Jayan에 따르면 최종 결과는 Mercedes와 같은 고급 차량에서 새로운 배터리 기술을 먼저 보게 될 것이라고 합니다.
“시간이 지나면 가격이 하락할 것입니다.”라고 그녀는 말합니다.
실제로 메르세데스는 전고체 배터리 기술 분야에서 큰 진전을 이루고 있으며 최근에는 자사의 차세대 차량이 주행 거리를 "최대 80%" 확장할 수 있는 전고체 배터리를 사용할 것이라고 발표하기도 했습니다. 이는 현대 와 스텔란티스로부터 투자를 받은 배터리 기술 회사인 팩토리얼(Factorial)에 대한 투자를 통해서입니다.
팩토리얼은 자사의 목표가 차세대 EV를 위해 600마일 이상의 주행 거리를 확보하는 동시에 무게를 40% 줄이는 것이라고 밝혔습니다. 무게를 줄이면 주행 거리가 향상될 뿐만 아니라 타이어 마모가 줄어들고 EV가 도로에서 더 쉽게 주행할 수 있습니다.
그리고 전고체 배터리 기술에는 안전상의 이점도 있습니다.
Valdez Streaty는 "이 배터리는 일반적으로 불연성이고 고온에서 더 안정적인 고체 전해질을 사용하여 화재 및 화학 물질 누출 위험을 줄입니다."라고 말했습니다.
다음 세대
간단히 말해서, 우리는 마침내 전고체 배터리를 탑재한 소비자용 차량의 전환점에 도달할 수 있습니다.
전문가들도 동의하는 것 같습니다. 이 배터리는 전성기를 맞이할 준비가 거의 완료되었지만 여전히 비싸기 때문에 가격이 높은 고급 차량에서 먼저 볼 수 있습니다. 그러나 단순히 현실 세계로 내보내는 것만으로도 제조 비용을 줄이는 데 도움이 됩니다. Factorial과 같은 회사에서 이러한 배터리를 더 많이 제작할수록 제조가 더 많이 향상되고 비용이 낮아져 전고체 배터리를 더 저렴한 차량에 사용할 수 있습니다.
향후 10년 동안 주행 거리가 극도로 긴 고급 차량을 보게 될 가능성이 점점 더 높아지고 있는 것 같습니다. 그러나 동시에 우리는 더 저렴한 EV에 사용되는 전고체 배터리 기술을 여전히 볼 수 있습니다. 단순히 현재 도로에 있는 EV와 유사한 범위를 제공하는 더 작은 전고체 배터리의 형태입니다.
Jayan에 따르면, "고체 배터리는 휘발유 자동차에서 벗어나려는 소비자의 모든 요구를 충족하는 안전하고 저렴하며 장거리 전기 자동차를 달성하기 위한 유망한 경로를 제공합니다."