CATL, 전고체 배터리 국제 특허 공개… '마의 벽' 황화물계 전해질 안정화 기술 확보

세계 배터리 점유율 1위 기업인 중국의 CATL(닝더스다이)이 전고체 배터리 상용화의 핵심 난제를 해결할 혁신적인 기술 특허를 공개하며 '꿈의 배터리' 시장 선점을 위한 야심찬 행보를 드러냈다.
11일(현지시각) 세계지식재산기구(WIPO)가 발표한 자료에 따르면, CATL은 황화물 고체 전해질의 안정성을 높이고 에너지 밀도를 극대화하는 새로운 배터리 시스템 설계에 대한 국제 특허를 출원했다.


이번 특허의 핵심은 황화물계 고체 전해질과 플루오린(불소) 함유 리튬염을 결합한 양극판 설계에 있다. 전고체 배터리 구현에서 가장 큰 걸림돌은 전해질과 양극 사이의 계면 불안정성인데, CATL은 이를 화학적 반응을 통해 해결했다.

황화물 전해질이 분해되면서 생성되는 LiF가 양극 표면에 일종의 '차폐막' 역할을 한다. 이는 전해질의 추가 부식을 막아 배터리 수명을 연장하고, 리튬 이온의 이동 속도를 높여 초급속 충전을 가능하게 한다.
플루오린 기반 용액의 특성을 활용해 열 폭주 위험을 현저히 낮췄으며, 극한의 온도 환경에서도 배터리 성능이 저하되지 않도록 설계했다.


CATL은 단순한 기술 개발을 넘어 구체적인 상용화 로드맵을 가동 중이다. 현재 CATL은 기존 리튬이온 배터리보다 2배 가까이 높은 500Wh/kg의 에너지 밀도를 가진 전고체 배터리 시범 생산에 돌입한 상태다.

중국 정부는 오는 7월 전고체 배터리 국가 표준을 수립할 예정이다. 이는 액체 및 반고체 배터리와 전고체 배터리를 명확히 분류해 시장 진입 장벽을 높이고 자국 기술의 지배력을 강화하려는 포석이다.
CATL은 2027년까지 소규모 생산 체제를 구축하고, 2030년경 전기차용 60Ah 셀을 기반으로 한 대량 양산을 목표로 하고 있다. 이는 토요타, 폭스바겐, 삼성SDI 등 주요 경쟁사들의 일정과 일치하는 정면 승부다.


CATL의 이번 특허 공개는 황화물계 전고체 배터리를 차세대 주력으로 삼고 있는 한국 배터리 3사(LG엔솔, 삼성SDI, SK온)에 강력한 경고등을 켠 격이다.

그간 한국은 전고체 배터리 분야에서 중국보다 기술적 우위에 있다고 평가받아 왔으나, CATL이 대규모 특허 출원(2025년 311건)과 시범 생산을 통해 그 간극을 빠르게 메우고 있다.

저가형 LFP(리튬인산철) 시장을 장악한 중국이 전고체 기술까지 확보할 경우, 한국 기업들의 최후의 보루인 '고성능·고부가' 배터리 시장마저 위태로울 수 있다.
메르세데스-벤츠가 팩토리얼의 전고체 셀로 1,200km 주행에 성공하는 등 완성차 업체들의 '기술 채택' 경쟁이 심화되고 있다. 국내 기업들은 독자적 계면 안정화 기술 확보와 더불어 완성차 업체와의 합작선 조기 구축을 통해 표준 주도권을 빼앗기지 말아야 할 것이다.


신경원 글로벌이코노믹 기자 shincm@g-enews.com