최근 배터리 업계의 시선은 전기차를 넘어 피지컬 AI로 불리는 로봇 시장까지 확장되고 있다. 인간의 삶 속에 깊숙이 파고들 로봇은 안전성, 경량화, 장시간 구동을 필수로 요구한다. 이에 따라 안전성과 밀도를 대폭 끌어올릴 수 있는 전고체 배터리(All-Solid-State Battery)가 미래 모빌리티는 물론, 로봇 등 배터리 산업 전반을 바꿀 게임 체인저로 부상하고 있다.

전고체 배터리, 전해질 종류에 따라 특징 뚜렷 

전고체 배터리는 배터리 4대 소재 중 전해질을 고체로 사용해 안전성과 에너지 밀도를 높인 배터리로 고체 전해질의 종류에 따라 황화물계, 산화물계, 고분자계로 구분된다. 황화물계는 다른 고체 전해질에 비해 이온 전도도가 높아 성능 특성이 우수하다. 또한 대량 생산에도 유리해 양산 기술 개발이 집중적으로 이루어 지고 있다. 

반면 산화물계는 안정성이 뛰어나지만 이온 전도도가 낮아 성능에 한계가 있고, 양산에 복잡한 공정이 필요하다. 고분자계는 기존 생산 인프라를 활용할 수 있어 경제적이고 경량화가 가능하지만, 이온 전도도가 낮아 성능에 영향을 준다. 

삼성SDI, 차별화된 전고체 배터리 기술 개발과 양산 준비 중

황화물계 전고체 배터리 기술에 집중해 온 삼성SDI는 전고체 배터리의 성능을 끌어올리는데 주력하고 있다. 

삼성SDI는 자체 조성한 고체 전해질 소재와 혁신적인 무음극 기술을 전고체 배터리 '솔리드스택(SolidStack)'에 적용했다. 이를 통해 음극의 부피를 최소화하고 그 공간에 양극재를 추가해 에너지 밀도를 한층 더 끌어올렸다.

또한 어플리케이션의 다변화에 대응해 로봇용 ‘파우치형’과 전기차용 ‘각형’ 등 폼팩터 포트폴리오를 다변화하고 있다. 이를 통해 사용 환경과 요구 성능에 최적화된 전고체 배터리 솔루션을 선보이고 있다.

[삼성SDI의 전고체 배터리 '솔리드스택', 각형과 파우치형으로 제품 다변화]

한편 삼성SDI는 지난 2023년 3월 국내 배터리 업계 최초로 전고체 파일럿 라인을 구축했다. 같은 해 말부터 시제품 생산에 돌입했으며, 현재는 주요 고객사에 샘플을 공급해 테스트를 진행하고 있다. 이와 함께 제조 공정 기술 고도화와 공급망 구축 등 전고체 배터리 양산을 위한 준비도 병행하고 있다. 

삼성SDI는 차별화된 기술 경쟁력 및 축적된 배터리 양산 경험을 바탕으로 로봇을 비롯한 AI·미래 모빌리티 시장 선점을 위한 전고체 배터리 개발에 매진할 계획이다.