BMW의 획기적인 전기차는 전고체 전지 사용?
2023-01-25 12:27


BMW는 현재 자사 전기차에 삼성 SDI에서 공급받는 배터리 셀을 사용하고 있다. 그렇다면 앞으로도 삼성에서 배터리를 받을까? 그것은 아직 알 수 없다. BMW가 미국의 회사 솔리드 파워(Solid Power)와 연구 개발 계약을 체결했기 때문이다. 그리고 솔리드 파워에서 만드는 것은 전고체 배터리이다. 액체 또는 젤 상태의 파우치 배터리가 아닌 단단한 형태의 배터리로, 차세대 전기차 시대를 여는 데 있어 핵심이 되는 배터리로 알려져 있다.

 

BMW는 이미 20229월에 6세대 배터리 셀을 탑재할 것이라고 발표한 적이 있다. 6세대 BMW 원통형 배터리 셀은 코발트 함량을 줄인 대신 니켈 사용량을 높이고 음극재에는 실리콘 함량을 증가시키는 등 배터리 셀 형태와 화학 구조를 혁신적으로 개선했다. 이를 통해 기존 5세대 BMW 각형 배터리 셀 대비 에너지 밀도는 20% 이상, 주행거리는 최대 30%까지 증가(WLTP 기준)하는 반면, 셀 가격은 5세대 대비 최대 50%까지 낮출 수 있을 것으로 예상된다.


6세대 만으로도 많은 것을 소화해낼 수 있지만, BMW는 그 앞을 내다보고 있는 것 같다. 전고체 배터리의 본격적인 적용을 위해 2023년에 전고체 배터리를 시범적으로 공급받으며, 이 기술이 적용된 최초의 BMW 실증용 자동차는 2025년 이전에 등장할 예정이다. 물론 이것이 바로 양산이 가능하다는 의미는 아니다. 실증용 자동차는 여러 가지 테스트를 거쳐야 하므로, 만약 테스트를 통과한다면 실제로 고객이 손에 넣는 것은 빨라야 2027~28년 정도이다.


솔리드 파워가 만드는 전고체 배터리

먼저 전고체 배터리에 대해서 알아보자. 전고체 배터리는 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 액체 또는 젤에서 고체로 대체하는 배터리다. 기존 리튬이온 배터리보다 에너지 밀도가 높아지고, 안정성도 강화된다. 그 전고체 배터리도 세 가지로 나눌 수 있는데, 고분자계와 산화물계 그리고 황화물계로 구분한다. 그리고 상용화가 가장 빨리 이루어질 것으로 예상되는 것은 고분자계 전고체 배터리다. LG 에너지솔루션이 2026년에 상용화를 예정하고 있다. 고분자계의 경우 최소 60 이상의 고온에서 작동하는 것이 걸림돌인데, 이 온도를 상온까지 낮추는 연구가 진행 중이다.

 

솔리드 파워가 손을 대고 있는 것은 황화물계 전고체 배터리다. 황화물계 배터리는 고분자계보다 조금 더 상용화가 어려운 것으로 알려져 있다. 제일 큰 문제는 수분에 대한 반응성이 높아 유해가스가 쉽게 발생한다는 것이다. 따라서 제조 시 수분을 통제하는 고도의 기술이 요구된다. 대신 높은 이온 전도성을 갖고 있으며 수명 주기와 에너지 측면에서 가장 뛰어난 것으로 평가를 받고 있다. 과연 BMW2030년 이전에 황화물계 전고체 배터리를 상용화할 수 있을지, 그것은 시간이 지나야만 알 수 있을 것이다.

 


글 | 유일한 기자


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