IT Weekly News 기술동향 2차전지–전고체 배터리(Solid State Battery)

Weekly Review

 

반도체

- 키옥시아·WD 합병 여부, SK하이닉스가 변수(더일렉)

- ‘챗GPT’로 불 붙은 AI반도체 전쟁…한국 기업 경쟁력은?(경향신문)

- LG전자, 차량용 반도체 기업 인수 추진…과거 아픔 털어내나(아주일보)

- MS, 클라우드 사업 호실적…서버용 메모리 시황 개선 기대감(더일렉) 2차전지

- GM·LG엔솔, 배터리 합작 제4공장 건설계획 백지화 (연합뉴스)

 

 

반응형

 

- 테슬라, 美 네바다주 배터리공장 신설에 4.4조 투자(연 합뉴스)

- SK온-포드 배터리 합작사, 中 항커커지와 1800억 후 공정 장비 공정계약(더일렉)

- 美 국무차관 “전기차 배터리 70% 한국산 될 것”(동아일보) 전기전자 - LG전자·ZKW, 미래형 차 조명 시스템 공개…애플카 탑재되나(더구루)

- 노트북 재고처리 2분기까지 이어질수도(더일렉) 디스플레이 - “바닥 찍었다”…디스플레이 필수품 DDI 시장 반등 조짐 (아이뉴스 24)

IT 주간 수익률

다시 뜨거워진 2차전지, 전기전자는 상반기 숨고르기

■ LG에너지솔루션(+13.4%), 삼성SDI(+10.2%), SK하이닉스(+8.0%), 삼성전자(+3.9%), LG디스플레이(+2.2%), LG전자(+1.7%),

LG이노텍(+0.2%), 삼성전기(-3.3%),

▶ 2차전지 기업들은 TESLA의 생산량 증가에 따른 우려감 해소. 업황 및 실적 부진에 대한 주가 선반영과 완성차OEM의 신규 수주 논의에

대한 기대감으로 주가 상승

▶ 설 연휴 이후 해외 증시 호조와 함께 챗 GPT, MS의 서버용 메모리 시황 호조에 대한 기대감으로 반도체주 상승

▶ 삼성전기와 LG이노텍은 4Q22 컨센서스에 하회한 실적 발표와 부진한 IT수요가 1H23까지 이어질 것을 전망하며 주가 하락

Upcoming Events

■ 1월 말 4Q22 본격적인 실적 시즌 시작. 경기침체가 예고 되는 2023년대한 각 기업들의 실적 전망 및 대응 방향성

확인할 것.

▶ 실적발표 및 컨퍼런스 일정: 삼성전자(1/31), SK하이닉스 (2/1), LG에너지솔루션(1/27), 삼성SDI(1/30), LG전자(1/27), 삼성전기(1/25), LG이노텍(1/25), LG디스플레이(1/27), 포스코케미칼(1/27),

에코프로비엠(실적발표: 1/26, 컨퍼런스콜: 2/3), 엘앤에프(잠정 실적 발표: 2월 초, 컨퍼런스콜: 2월 중순)

 

 

 

IT 기술동향

2차전지 – 전고체 배터리(Solid State Battery)

Q. 전고체 배터리란?

 

- 현재 양극재와 음극재, 전해질 및 분리막으로 구성되어 있는 리튬이온 배터리는 배터리 밀도가 80Wh/kg 였던 개발 초기와 비교했을시 3배 이상 성장했다. 다만, 높은 에너지 밀도라는 장점은 인화성 물질인 전해질로 인한 폭발의 위험성이라는

단점으로 상쇄된다. 이에 대한 해결책으로 꼽히는 전고체 배터리는 리튬이온 기반이지만, 액체의 전해질을 고체로 전환해

모든 소재가 고체로 이루어진다. 전고체 배터리는 다음과 같은 장점을 가진다:

 

안정성

외부 온도 및 충격에 의한 누액이나 부피 팽창 위험이 없음

 

높은 에너지 밀도

리튬메탈 음극재 등과 결합할 시 최대 500Wh/kg의 에너지 밀도 실현 가능할 것

 

구조 단순화, 활용도 증가

분리막과 전해액, 셀외장재의 제거로 부피 감소, 패키징 단계에서의 우위

Q. 전고체 배터리의 종류?

- 전고체 배터리는 고체 전해질로 구분되며, 고체 전해질은 크게 황화물계, 산화물계, 폴리머로 나뉜다.

 

- 황화물계 고체전해질은 높은 이온전도도(10−2~10−3 )와 전기화학적 안정성을 지녀 가장 활발하게 관련 연 구가 진행되고 있다. 특히, 황화물계 전해질 중 하나인 LGPS(𝐿𝑖10Ge𝑃2𝑆12)는 상온에서 1.2 × 10−2 S/cm의 높은 이온전도도를 지니며,

원가가 높은 게르마늄(Ge)을 대체한 LSPSCI 계열로 원가 절감과 높은 전도도, 안정성을 확보하기 위한 연구가 진행 중이다. 다만, 황(S)은 수분(𝐻2𝑂)과의 반응성이 높아 유해한 황화수소(𝐻2𝑆)가 발생하며, 고체 특성상 전극과 전해질 간 계면 저항이 발생하게 된다.

 

- 산화물계 고체전해질은 여러 물질에 대한 화학적 안정성이 우수하고, 황화물계 고체 전해질에서의 황화수소와 같은 유해한 물질이 발생하지 않는다. 또한, 산화물계 고체 전해질의 전위창은 5V 이상으로 유기계 액체 전해질(<4.5V)보다 넓기 때문에 고전압을 갖는 새로운 양극물질을 적용할 수 있다. 다만, 이온전도도가 상대적으로 낮고(10−4~10−3 S/cm), 고온 소결

처리가 필요하며, 상온에서의 성능이 떨어진다는 단점이 있다. 대표적인 종류로는 가넷 형(Garnet-type) 고체전해질인 LLZO( 𝐿𝑖7𝐿𝑎3𝑍𝑟2𝑂12 ), 나시콘 형(Nasicontype), 리시콘형(LISICON-type), 페로브스카이트 형(perovskite-type)이

있다.

 

- 황화물계 및 산화물계 고체전해질은 무기 고체 전해질인 반면, 폴리머류는 유기 고체 전해질이다. 폴리머는 전극과의

계면 저항도가 낮고, 덴드라이트의 생성도 양호한 수준이기 때문에 리튬메탈 음극재와의 조합이 용이하다.

다만, 고온 환경에서만 사용이 가능하다는 치명적인 단점을 가지고 있다.

Q. 전고체 배터리의 개발 업체 및 상용화 시기?

- 전고체 배터리 관련 가장 많은 특허를 보유한 것은 일본의 Toyota다. 2000년부터 2022년 3월까지 총 1,311건의 특허를

취득하였고, 이는 2위 파나소닉홀딩스의 445건의 약 3배 수준이다. 한편, 상용화에 가장 앞선 기업은 미국 스타트업인 Quantumscape가 꼽힌다. Quantumscape는 작년 12월 전기차용 전고체 배터리 시제품을 자동차 업체에 보냈으며,

2025년 상용화를 목표로 하고 있다. 국내에서는 LG에너지솔루션이 2026년과 2030년을 각각 고분자계와 황화물계

전고체 배터리의 양산 시기로 설정하였고, 삼성SDI는 수원 연구소에 전고체 배터리 파일럿 라인 설치 및 2027년을 양산

시기로 설정하였다. SK온도 미국의 스타트업인 ‘Solid Power’에 350억원을 투자해 전고체 배터리를 공동개발 중인 것으로 알려졌다.