다시 꿈틀거리는 전고체 배터리 관련주들 정리해보자

 

1. 전고체 배터리의 개념

 

전고체 배터리는 전해질이 액체가 아닌 고체 상태인 2차 전지이다. 기존의 리튬이온 배터리와 비교할 때 전고체배터리는 여러 측면에서 차별화된 장점을 가진다. 첫째, 안전성 측면에서 액체 전해질의 인화성 문제를 제거하여화재 및 폭발 위험이 낮다. 둘째, 동일한 크기에서 더 높은 에너지 밀도를 제공할 수 있어 효율성이 높다. 마지막으로, 더 빠른 충전 속도와 더 긴 수명을 제공할 수 있는 성능적 이점이 있다.

2. 전고체 배터리의 종류와 장단점

전고체 배터리는 사용되는 고체 전해질의 종류에 따라 크게 세 가지로 구분된다.

• 황화물계 전고체 배터리

• 장점: 높은 이온 전도성을 제공하여 기존 리튬이온 배터리와 유사한 충전 속도와 효율성을 달성할 수 있다. 낮은제조 온도에서도 작동이 가능하여 대량 생산에 유리하다.
• 단점: 공기 중 수분과 접촉할 경우 황화수소가 발생하여 안전성 문제가 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위한 추가적인 공정이 필요하다.

• 산화물계 전고체 배터리

• 장점: 화학적 안정성이 뛰어나며, 고온에서도 안정적인 성능을 유지할 수 있다. 전극과 전해질 간의 반응성이 낮아 장기적인 수명에서 우수하다.
• 단점: 높은 제조 온도와 고비용의 제조 공정이 필요하다. 또한, 전극과 전해질 간 접촉 저항이 발생할 수 있어 성능 저하의 원인이 될 수 있다.

• 폴리머계 전고체 배터리

• 장점: 유연성이 뛰어나 다양한 형태의 배터리 설계가 가능하다. 저온에서도 안정적인 작동이 가능하며, 제조 공정이 비교적 간단하다.
• 단점: 다른 전고체 배터리 유형에 비해 상대적으로 낮은 이온 전도성을 가지며, 에너지 밀도와 출력 성능이 제한적이다.

 

3. 전고체 배터리가 최근 각광받는 이유

최근 전고체 배터리가 각광받는 이유는 크게 네 가지로 요약할 수 있다. 첫째, 전기차 화재 사고가 증가함에 따라안전성이 높은 전고체 배터리에 대한 수요가 급증하고 있다. 둘째, 고에너지 밀도와 긴 수명을 바탕으로 전기차주행거리를 연장할 수 있어 소비자 만족도가 상승하고 있다. 셋째, 글로벌 탄소 중립 정책으로 친환경 에너지 저장 솔루션에 대한 관심이 높아지면서 전고체 배터리가 대안으로 주목받고 있다. 마지막으로, 도요타, 삼성SDI, LG에너지솔루션 등 주요 글로벌 기업들이 대규모 연구개발과 상용화 계획을 발표함에 따라 시장의 관심이 집중되고 있다.

 

 

4. 전고체 배터리의 제조 과정

전고체 배터리의 제조 과정은 여러 단계로 구성되어 있다. 첫 번째 단계는 양극과 음극의 준비이다. 두 번째 단계에서는 황화물, 산화물, 폴리머계 고체 전해질과 같은 핵심 원자재를 활용하여 고체 전해질을 생산한다. 세 번째단계는 양극, 음극, 고체 전해질 층을 적층하는 과정이다. 이후 고온 소결 및 고압 성형 과정을 거쳐 전극과 전해질간의 안정적인 인터페이스를 확보한다. 하지만 이 과정에서 고체 전해질의 이온 전도성 확보, 전극과 전해질 간인터페이스 안정성 문제, 대량 생산 시 공정 비용 절감과 같은 기술적 과제가 존재한다.

 

5. 현재 시장 현황과 향후 전망

2024년 기준 전고체 배터리 시장은 초기 상용화 단계에 있다. 주요 기업들이 2025년부터 2030년 사이에 대량 생산을 계획하고 있으며, 전 세계 전고체 배터리 시장의 예상 연평균 성장률(CAGR)은 34.2%에 달할 것으로 예상된다. 2030년까지 시장 규모는 약 85억 달러에 이를 것으로 전망된다. 투자 동향을 살펴보면 글로벌 자동차 제조업체와배터리 기업 간 전략적 파트너십이 증가하고 있으며, 벤처캐피털과 대형 사모펀드의 연구개발 투자가 확대되고있다.

GPT(Dell-E Model)을 통해 생성된 이미지

 

6. 전방산업 및 후방산업 분석

전고체 배터리의 전방산업에는 전기차, 소비자 전자기기, 항공우주 산업이 포함된다. 전기차 산업에서는 테슬라, 현대차, 도요타 등의 대형 제조업체가 주요 수요처이다. 소비자 전자기기 산업에서는 스마트폰과 노트북 제조사들이 전고체 배터리의 주요 수요처로 자리 잡고 있다. 항공우주 산업에서는 무게 절감과 높은 에너지 밀도가 필요한 분야에서 전고체 배터리에 대한 수요가 증가하고 있다.

후방산업에는 원자재 공급업체, 제조 장비 공급업체, 고체 전해질 생산기업이 포함된다. 원자재 공급업체에는 리튬, 코발트, 니켈 등의 광산업체가 있으며, 제조 장비 공급업체에는 피엔티, 씨아이에스, 엘앤에프와 같은 기업이있다. 고체 전해질 생산기업으로는 솔루스첨단소재와 일진머티리얼즈가 있으며, 이들은 전고체 배터리의 핵심소재를 공급한다.

 

7. 상용화 시기

전고체 배터리의 상용화 시기는 기업별로 상이하다. 도요타는 2027년까지 전고체 배터리를 탑재한 차량을 상용화할 계획이다. 삼성SDI와 LG에너지솔루션은 2028년부터 2030년 사이에 대량 생산을 목표로 하고 있다. 하지만대규모 양산 시 고체 전해질의 균일성 확보, 글로벌 안전성 규제 및 인증 절차 충족 등의 기술적 장벽과 규제 요인이 존재한다.

 

8. 글로벌 업계 선두업체 분석

• 도요타(Toyota): 2023년 전고체 배터리 프로토타입을 공개했으며, 파나소닉과 전략적 파트너십을 확대하고 있다. 2027년까지 전고체 배터리를 탑재한 차량의 상용화를 목표로 하고 있다.
• QuantumScape: 폭스바겐과 협력하여 파일럿 생산 라인을 개발 중이다. 2024년까지 자동차용 전고체 셀 샘플 제공을 목표로 하고 있다.
• Samsung SDI: 산화물계 고체 전해질 기술 개발에 주력하고 있으며, BMW와 전략적 협력을 확대하고 있다.
• Solid Power: 포드와 BMW로부터 투자를 유치했으며, 2025년까지 상용화 테스트 완료를 목표로 한다.

9. 국내 상장업체 분석

• 삼성SDI(006400.KQ): 프리미엄 배터리 시장을 공략하고 있으며, 산화물계 전고체 배터리 개발에 집중하고 있다.
• LG에너지솔루션(373220.KQ): 글로벌 완성차 업체와의 파트너십을 강화하며, 황화물계 전고체 전해질 기술 개발에 주력하고 있다.
• 에코프로비엠(247540.KQ): 전고체 배터리용 고성능 양극재 개발을 추진하고 있으며, 글로벌 배터리 업체와의 공급 계약 기대감이 높다.
• 피엔티(137400.KQ): 전고체 배터리 제조 장비 생산을 전문으로 하며, 슬러리 코팅 장비를 개발하고 있다.
• 씨아이에스(222080.KQ): 전고체 배터리 제조를 위한 롤프레스 장비를 공급하고 있다.
• 솔루스첨단소재(336370.KQ): 고순도 전고체 전해질 상용화 기술 개발에 주력하고 있다.