솔리드 스테이트 EV 배터리와 리튬 비교

자동차 제조사들은 전기차 경쟁에서 앞서기 위해 전고체 배터리 개발에 안간힘을 쓰고 있다. 리튬이온 배터리와 비교해 보겠습니다.

전기차 틈새시장에서 벗어나 주류로 성장했습니다. 2020년 전기 자동차(EV)는 전 세계 승용차 판매의 5% 미만을 차지했습니다. 하지만 불과 2년 만에 이 시장 점유율은 약 3배(2022년 14%)로 늘어났습니다. 자동차 제조업체들은 이제 성장하는 EV 파이의 일부를 차지하기 위해 자체 전기 모델 제품을 개발하기 위해 서두르고 있습니다.

일부 자동차 제조업체는 여전히 수소연료전지차(HFCEV)에 투자하고 있지만, 판매 수치를 보면 오늘날 판매되는 EV의 대부분을 배터리 전기자동차(BEV)가 차지하고 있음을 알 수 있습니다. 지난 2022년 전 세계에서 판매된 약 1,050만 대의 EV 중 순수 BEV가 73%를 차지했고, 플러그인 하이브리드 EV(PHEV)가 거의 전체 27%를 차지했습니다. 연료 전지는 앞으로도 산업 및 상업용 응용 분야에서 여전히 성장할 수 있지만 배터리는 향후 10년 동안 EV 산업의 지배적인 에너지 저장 솔루션이 될 가능성이 높습니다.

이를 위해 자동차 회사들은 EV 배터리 기술 향상을 위해 사내 및 파트너십 기반의 광범위한 연구 개발 노력을 기울이고 있습니다. 최근 자동차 보도 자료에 따르면 전고체 배터리가 차량 전기화의 차세대 혁신이 될 것으로 보입니다.

그렇다면 전고체 배터리란 무엇이며, 현재 전기차에 사용되는 기존 리튬이온 배터리와 어떻게 다른가요? 전고체 배터리가 EV 산업을 어떻게 변화시킬 수 있는지 읽어보고 알아보세요.

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전고체 배터리는 기존의 액체 전해질 대신 고체 전해질 소재를 사용해 에너지를 저장하는 장치다. 전해질은 리튬 이온이 음극(양극)과 양극(음극) 전극 사이를 이동할 수 있도록 하는 운반 매체 역할을 합니다. 이온의 이동 방향에 따라 에너지가 방출되거나(예: 배터리 사용 중) 저장됩니다(예: 배터리 충전 중). 고체 전해질은 전달 매체가 되는 것 외에도 두 전극 사이의 물리적 분리기 역할도 합니다.

오늘날 EV에 사용되는 대부분의 기존 리튬 이온 배터리는 리튬염 액체 전해질 용액을 사용합니다.

전고체 배터리는 현재의 액체전해질 리튬이온 배터리에 비해 장점이 많다.

다음 섹션에서는 이러한 이점에 대해 더 자세히 설명합니다.

오늘날의 기존 리튬 이온 EV 배터리는 킬로그램당 100~265와트시(Wh/kg)를 저장할 수 있습니다. 미국 항공우주국(NASA)에 따르면 전고체 배터리는 최대 500Wh/kg까지 저장할 수 있습니다. 이 수치를 바탕으로 전고체 배터리는 동일한 배터리 무게에 대해 2~5배 더 많은 에너지를 저장할 수 있음을 알 수 있습니다. 더 가볍고 밀도가 더 높은 전고체 배터리는 다양한 산업과 응용 분야에서 많은 운영 개선을 가져오지만, 자동차 구매자에게 가장 중요한 이점은 아마도 더 길어진 전기 주행 거리일 것입니다.

주행 거리에 대한 불안감은 EV 도입을 가로막는 주요 장애물 중 하나입니다. 결국 충전소도 없는 곳에서 EV가 방전되는 것을 원하는 사람은 아무도 없습니다. 2023년 현재 미국의 전기차 평균 주행거리는 291마일이다. 다른 모든 요소를 ​​일정하게 유지하면 전고체 배터리는 이론적으로 평균 EV 주행 거리를 600마일까지 늘릴 수 있습니다. 이는 2.5리터 휘발유 전용 2023 Toyota Camry의 주행 범위(505.6마일)보다 거의 100마일 더 긴 것입니다. 600마일이 여전히 인상적이지 않다면 Toyota는 2028년 이후 언젠가 900마일 고체 배터리를 제공할 수 있다고 발표했습니다.

미래의 EV 구매자는 전고체 배터리의 더 높은 에너지 밀도에서 비롯되는 3가지 중요한 이점인 공간, 핸들링 및 유틸리티를 기대할 수 있습니다.

Science Direct Journal의 2022년 기사에 따르면 전고체 배터리는 기존 리튬 이온 배터리보다 더 안전한 것으로 간주됩니다.