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 Automatic Battery Pack Assembly Line For ESS

고체 배터리가 나올까?

June 17 , 2025
리튬 배터리의 궁극적인 형태 - 고체 배터리


고체 배터리(SSB)의 장점

신에너지 자동차(NEV)의 주행 거리는 오랫동안 배터리 에너지 밀도에 의해 제약되어 왔으며, 이는 양극재와 음극재 시스템에 의해 근본적으로 결정됩니다. 리튬 이온 배터리(LIB)는 여러 차례 개선 과정을 거쳤는데, 주로 양극재의 업그레이드가 이루어졌습니다. 초기 단계의 리튬 철 인산(LFP)에서 니켈-코발트-망간(NCM) 계열(예: NCM523, NCM622, 숫자는 니켈, 코발트, 망간의 비율을 나타냄)로, 그리고 현재는 고니켈 NCM811로 발전하고 있습니다. 향후 리튬-풍부 망간(LRM) 기반 양극재로 발전이 확대될 가능성이 있습니다.


반면, 음극 소재는 흑연에서 실리콘-탄소(Si-C) 복합 소재로만 발전하며 제한적인 발전만을 보였습니다. Si-C 음극은 최대 400Wh/kg의 에너지 밀도를 제공하지만, 리튬 금속 음극(LMA)으로 전환하면 이론적으로 2,600~3,500Wh/kg의 에너지 밀도를 달성할 수 있어 획기적인 도약을 이룰 수 있습니다. 그러나 LMA는 사이클 중 리튬 덴드라이트 형성으로 인해 기존 액체 전해질(LE)과 호환되지 않습니다. 이러한 덴드라이트는 분리막을 관통하여 내부 단락, 열 폭주, 화재를 유발합니다. 따라서 LMA의 탁월한 에너지 밀도에도 불구하고, LMA를 채택하려면 LE의 이온 전도도와 일치하면서 덴드라이트 생성을 억제하는 고체 전해질(SSE)이 필요합니다. 이는 SSB 개발의 핵심 동력입니다.

마찬가지로, LE 기반 시스템은 전압 제한(~4.2V)을 가지므로 고에너지 양극 옵션이 제한됩니다. SSE는 극한 전압 양극(예: 고니켈 또는 황)을 지원하여 에너지 밀도를 더욱 높입니다.

주요 차이점: SSB 대 기존 LIB
가장 중요한 차이점은 액체 전해질과 분리막을 고체 전해질로 대체한다는 것입니다. SSB는 안전성과 에너지 밀도 외에도 다음과 같은 이점을 제공합니다.
  • 차량 경량화 : 분리막과 LE(부피의 약 40%, 무게의 25% 차지)를 제거하여 두께를 줄였습니다. 또한, 안전성이 향상되어 열 관리 시스템을 제거할 수 있어 체적 효율이 향상되었습니다.
  • 사이클 수명 : 수상돌기 억제를 통해 이상적인 조건에서 약 45,000회의 사이클이 가능합니다.
  • 빠른 충전 : 몇 분 안에 완전 충전됩니다.
  • 작동 온도 범위 : LE보다 3배 더 넓습니다.


과제 및 개발 로드맵
SSB는 낮은 이온 전도도(고체-고체 전극/전해질 계면 접촉 불량으로 인한)와 높은 비용 등의 난관에 직면하여 대량 생산이 5~10년 지연됩니다. 계면 저항을 완화하기 위해 하이브리드 전해질(부분 액체 함량)을 사용하여 단계적 전환을 유도합니다.
  1. 반고체 전지(≤10% 액체) – 안전성과 생산적합성을 우선시합니다.
  2. 준고체 전지(≤5% 액체) – 성능과 제조 가능성의 균형을 맞추세요.
  3. 전고체전지(액체 제로) – 궁극적인 목표.


반고체 배터리는 에너지 밀도를 크게 높이지는 않지만, 안전성(예: 충격, 과열, 단락에 대한 저항성)과 제조 호환성(기존 파우치 셀 생산 라인의 사소한 수정만으로 가능) 측면에서 탁월합니다. 이러한 특징으로 인해 현재 EV 모델에 반고체 배터리가 빠르게 도입되고 있습니다.

고체 전지 개발은 단계적인 돌파구를 보이고 있습니다. 반고체 전지(액체 전해질 함량 ≤10%)는 높은 안전성과 생산 라인 호환성을 갖춘 최초의 상용화 전지입니다. 중국과 미국의 주요 기업들은 각각 높은 안정성과 높은 이온 전도도를 추구하는 산화물 및 황화물 고체 전해질 시스템에 집중하고 있습니다. 기술 로드맵에 따르면 준고체 전지(액체 전해질 함량 ≤5%)는 2030년에서 2035년 사이에 획기적인 발전을 이루고, 궁극적으로 완전히 무액체인 전고체 전지 시대로 진입할 것으로 예상됩니다.


신에너지 장비 분야의 혁신 기업으로서, 에이시 뉴 에너지 는 수년간 배터리 연구실 R&D 장비와 배터리 팩 조립 장비 기술에 깊이 관여해 왔으며, 에너지 저장 산업의 장비 솔루션 전체 체인을 망라하는 사업을 전개해 왔습니다.


상류 재료 : 배터리 양극 및 음극 소재, 배터리 분리막 및 테이프 등
세포 연구개발 : 실험실 진공 믹서, 슬러리 필터, 전극 코팅기 , 롤링 프레싱 머신, 다이 커팅 머신, 초음파 스팟 용접기 , 글러브 박스, 배터리 밀봉기 등
팩 조립 : 리튬 셀 분류기, 배터리 셀 분류기, 배터리 팩 스팟 용접기, 배터리 종합 테스터, 배터리 노화 기계 등.

턴키 솔루션 :
▶ 씨 오인 셀 실험실 규모 제조 라인
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