닛산, 차세대 전고체 배터리 개발…주행거리 2배·충전시간 3분의 1 단축

전기 자동차용 차세대 전고체 배터리(ASSB) 개발에 박차를 가하고 있는 일본 닛산 자동차가 전류 주행 거리를 두 배로 늘릴 수 있는 프로토타입 셀을 만들었다고 26일(현지시각) 닛케이 아시아가 보도했다.
닛산은 2028 회계연도까지 ASSB를 상용화하려고 있지만 도요타와 혼다는 물론, 미국 퀀텀스케이프 등 글로벌 기업들도 개발에 나서고 있어 치열한 경쟁이 불가피하다.

닛케이아시아는 닛산의 프로토타입 셀은 이제 상용화를 위해 설정된 성능 목표에 도달했다고 평가했다.

기존 리튬 이온 배터리에 비해 ASSB는 단위 부피당 두 배의 에너지를 저장하는 만큼 올일한 크기의 배터리를 장착한 EV는 두 배의 거리를 이동할 수 있다. 새로운 배터리는 또한 더 높은 출력의 충전을 처리할 수 있어 충전 시간을 현재 수준의 3분의 1로 단축할 수 있다고 닛케이는 전했다.
특히 ASSB는 고기존 액체전해질과 달리 화재 위험이 적고 고온에서도 안정된 작동이 가능하다는 장점이 있다.

닛산은 미국 파트너인 스타트업 LiCAP Technologies의 전극 제조 기술을 활용해 성능 목표를 달성했다. 닛산의 음극 전극은 접착제 역할을 하는 섬유질 바인더를 사용한다. 바인더는 활물질의 표면을 코팅하지 않기 때문에 더 효율적인 이온 이동이 가능하다. 이 바인더를 사용하기 위해 닛산은 '건식 전극' 기술로 알려진 생산 공정을 채택했다. 건식 전극 기술은 생산 중 건조 단계가 필요하지 않아 비용을 절감한다.

닛산은 셀 제조에서 전체 배터리로 전환하기 위한 대량 생산 기술 확립을 목표로 1월부터 파일럿 생산 라인을 운영하고 있다. 닛산은 킬로와트시당 75달러의 비용을 목표로 하고 있으며, 이는 2024년 전 세계 평균 배터리 팩 가격보다 약 30% 낮을 것이다. 닛산이 장거리, 고속 충전, 저가형 배터리를 공급할 수 있다면 전기차 시장을 뒤흔들 수 있을 것이다.

일본 기업들이 ASSB 개발을 주도하고 있다. 일본 자동차 회사들은 세계 자동차 배터리 시장의 70%를 점유하고 있는 중국 경쟁업체에 빼앗긴 영토를 되찾기 위해 개발에 자원을 쏟아붓고 있다.
토요타 자동차는 이르면 2027 회계연도에 이데미츠 코산과 협력하여 ASSB의 양산을 시작할 계획이다. 두 회사는 고체 전해질에 대한 대량 생산 기술과 공급망을 개발하고 있다. 세계 최대 ASSB 생산 라인 중 하나를 구축하기 위해 430억 엔(2억8100만 달러)을 투자한 혼다 자동차는 2020년대 후반 대량 생산을 목표로 하고 있다.

미국에서는 폭스바겐 계열 스타트업 퀀텀스케이프가 이르면 2026년부터 연간 5기가와트시 용량으로 양산을 시작하는 것을 목표로 하고 있다. 중국에서는 국영 거대 기업인 SAIC 모터가 이르면 내년부터 ASSB의 양산을 시작할 계획이다.

닛산의 전고체 배터리 개발은 EV 시장의 게임 체인저가 될 수 있다. 현재 EV의 가장 큰 약점은 제한된 주행거리와 긴 충전 시간이다. 전고체 배터리가 이 두 가지 문제를 동시에 해결할 수 있다면 EV 보급이 크게 가속화될 것이다.

한 자동차 산업 전문가는 "전고체 배터리는 EV의 판도를 바꿀 기술"이라며 "주행거리가 2배로 늘고 충전시간이 3분의 1로 줄면 EV가 내연기관차와 동등하거나 더 나은 경쟁력을 갖게 된다"고 평가했다.
다만 대량 생산 기술 확립이 관건이다. 프로토타입 셀을 만드는 것과 대량 생산하는 것은 완전히 다른 차원의 문제다. 고품질을 유지하면서 빠르고 일관되게 생산할 수 있는 기술이 필요하다.

한 증권사 애널리스트는 "일본 자동차 제조사들이 전고체 배터리에서 성공하면 중국과의 EV 경쟁에서 반격할 수 있는 기회가 된다"며 "다만 2026~2028년이라는 목표 시기를 지킬 수 있을지가 관건"이라고 분석했다.


신민철 글로벌이코노믹 기자 shincm@g-enews.com