2025년 자동차 시장 키워드: 전고체 배터리

2025년, 신에너지차 분야에서 전고체 배터리는 의심할 여지 없이 가장 눈부신 "별"이 되었습니다.

수년간 전고체 배터리는 주로 개념적인 과대 광고의 영역에 머물렀으며, 실험실 연구에 국한되거나 자동차 제조업체의 출시 행사에서 관심을 끌기 위한 화려한 파워포인트 하이라이트로 사용되었습니다. 그러나 2025년, 이 기술은 제약을 돌파하고 프로토타입에서 제품으로, 시연에서 대량 생산으로 진정한 중요한 단계를 밟았습니다.

2025년 10월, CCTV 뉴스는 중국 과학자들이 고체 리튬 금속 배터리 기술에서 주요 돌파구를 마련했으며, 배터리 성능 향상의 핵심 과제를 성공적으로 해결했다고 보도했습니다. 이는 고체 배터리의 주행 거리가 기존 100kg당 500km에서 1,000km 이상으로 도약할 것으로 예상됨을 의미합니다.

중국과학원 물리학연구소 황학걸(Huang Xuejie) 연구팀이 화중과학기술대학교, 닝보재료기술및공학연구소 연구팀과 협력하여 요오드 이온 기반의 "자가 치유" 기술을 개발했습니다. 배터리 작동 중 요오드 이온은 전기장 하에서 요오드 농도가 높은 계면을 형성하여, 전극과 전해질 사이의 간극과 기공을 마치 "움직이는 모래"처럼 자동으로 채웁니다. 이 혁신은 외부 고압 장비에 대한 의존성을 완전히 제거하여 전고체 배터리의 실제 적용을 방해하는 가장 큰 병목 현상을 극복했습니다. 한편, 다른 연구팀들도 유연성과 안전성 분야에서 혁신을 지속적으로 발전시키고 있습니다.

업스트림 소재를 넘어, 미드스트림 배터리 제조업체와 주요 신에너지 자동차 회사들도 이 분야에서 노력을 가속화하고 있습니다.

구체적으로 CATL은 전고체 배터리 분야에서 "반고체 배터리를 우선 추진하면서 전고체 배터리 기술을 동시에 개발하는" 전략을 채택했습니다. CATL의 응축형 반고체 배터리는 2025년 1분기에 대규모 양산을 달성했으며, 세계 최초의 황화물 전고체 배터리 파일럿 라인은 작년 5월 허페이에 가동을 시작했으며 2027년까지 소규모 양산을 계획하고 있습니다. 2025년 10월 Sunwoda는 "신비샤오" 폴리머 전고체 배터리를 출시했으며, 0.2GWh 전고체 배터리 파일럿 라인은 올해 3월에 완공될 예정이며, 역시 2027년까지 소규모 양산을 목표로 하고 있습니다.

신에너지 자동차 제조업체 중 창안자동차(Changan Automobile)의 '금종조(Golden Bell Cover)' 전고체 배터리 기술은 실험실 단계를 넘어 실제 차량 검증 단계에 이르렀으며, 2026년 차량 통합 검증에 진입하고 2027년까지 규모화된 양산을 달성할 계획입니다. 지리자동차(Geely Auto)는 2026년에 전고체 배터리 차량 통합 검증을 완료하고, 2027년에 규모화된 양산을 목표로 하고 있습니다. 상하이자동차(SAIC Motor)는 2026년 신차 계획에서 전고체 배터리가 연내 프로토타입 차량 테스트를 거칠 것이라고 강조했습니다. 현재 MG4 세미 전고체 '안신(Anxin)' 에디션은 이미 출시되었습니다. 광저우자동차그룹(GAC Group)은 작년 11월 중국 최초의 대용량 전고체 배터리 시범 생산 라인을 구축하는 데 선두를 달렸다고 발표했습니다. 2026년까지 자사의 하이퍼(Hyper) 브랜드 모델에 전고체 배터리가 전면 탑재될 것으로 예상되며, 2027년부터 2030년 사이에 점진적으로 양산이 이루어질 것입니다.

타임라인상 대부분의 자동차 제조사들은 2026년에서 2030년 사이에 전고체 배터리 차량 통합 계획을 집중하고 있습니다. 다양한 지표들은 주요 자동차 제조사들 간에 전고체 배터리를 둘러싼 경쟁이 조용히 시작되었음을 시사합니다. 이는 다시 전고체 배터리의 빠른 발전을 가속화할 것입니다.

고체 배터리는 기존의 가연성 액체 전해질을 불연성, 비부식성 고체 전해질로 대체하여 누액, 연소, 폭발과 같은 위험을 근본적으로 제거합니다. 고온, 압축, 천공과 같은 극한 조건에서도 안정성을 유지하여 고유의 안전성을 보장하고 열 폭주 위험을 크게 줄입니다. 우수한 안정성 덕분에 고체 배터리는 현재 흑연 양극 대비 최대 10배의 에너지 밀도를 제공하는 금속 리튬을 양극으로 사용할 수 있습니다. 또한, 안정적인 특성으로 인해 부작용이 적어 배터리 수명이 연장됩니다. 더불어 온도 변화에 대한 적응력이 뛰어나 -50°C에서 200°C까지 넓은 범위에서 효과적으로 작동합니다. 또한, 누액 걱정이 없어 고체 배터리는 더욱 유연한 형태로 설계될 수 있으며, 전기차 플랫폼 구조에 완벽하게 적응하고 기존에 사용되지 않던 공간을 채워 파워 배터리의 부피 에너지 밀도를 크게 향상시킬 수 있습니다.

전반적으로 액체 배터리에서 전고체 배터리로의 전환은 파워 배터리 기술의 세대적 도약을 나타냅니다.

다양한 성능상의 이점에도 불구하고, 전고체 배터리는 차량 통합을 진정으로 달성하기 전에 여전히 상당한 과제에 직면해 있습니다.

이러한 과제들 중에서도 전고체 배터리의 생산 공정과 장비 요구 사항은 액체 배터리보다 훨씬 더 까다롭습니다. 공개된 데이터에 따르면, 액체 리튬 이온 배터리의 비용은 약 100~150 USD/kWh인 반면, 전고체 배터리는 400~800 USD/kWh로 3~4배 더 비쌉니다. 또한, 전고체 배터리에 필요한 초청정 건조 작업장의 건설 비용은 기존 액체 배터리 생산 라인보다 몇 배 더 높습니다.

비용을 제외하더라도 전고체 배터리가 절대적으로 안전한 것은 아닙니다. 일부 업계 전문가들은 "액체 배터리의 열 폭주는 놀랍지만 파괴력이 제한적인 작은 폭죽과 같을 수 있지만, 전고체 배터리가 안전 한계를 벗어나면 더 큰 폭죽과 같아 더 심각한 결과를 초래할 수 있다"고 지적했습니다. 즉, 전고체 배터리의 열 폭주로 인한 피해가 더 클 수 있습니다.

현재 고체 배터리의 상용화에는 높은 비용과 안전성 불확실성이 상당한 실질적인 장애물로 작용하고 있습니다.

하지만 전고체 배터리의 대량 생산 및 상용화는 신에너지 자동차 산업에 큰 도움이 될 것이며, 이미 많은 자동차 제조사들이 이 기술 채택에 대한 명확한 로드맵을 제시하고 있습니다. 2027년은 전고체 배터리의 소량 양산 및 차량 통합을 위한 시범 생산 라인이 공식적으로 가동될 중요한 이정표가 될 것입니다. 그때가 되면 전고체 배터리가 단순한 과대 광고인지 아니면 진정한 기술 발전인지 명확해질 것입니다.