[디지털투데이 홍진주 기자] 전고체 배터리가 전기차 배터리 기술의 새로운 표준이 될 수 있을지에 대한 논의가 활발한 가운데, 최근 중국 연구진이 그간 전고체 배터리 기술의 상용화를 가로막던 문제를 극복한 몇 가지 연구 결과를 내놔 주목받고 있다. 관련 내용을 16일(현지시간) 전기차 매체 일렉트릭이 중국중앙TV(CCTV) 등 현지 언론을 인용해 보도했다. 

전 세계 자동차 및 배터리 제조업체를 포함한 많은 기업들은 차세대 전기차 배터리 도입을 위해 경쟁하고 있다. 특히 전고체 배터리는 더 긴 주행거리, 더 빠른 충전, 더 효율적인 전기차를 실현할 수 있는 핵심 열쇠가 되고 있다. 

전고체 배터리는 기존 리튬 이온 배터리에 사용되는 액체 전해질을 고체 전해질로 대체한다. 이는 리튬 이온 배터리보다 안전하면서도 동일한 무게로 2~3배의 에너지를 저장할 수 있어 전기차 주행거리를 1000km 이상으로 늘려줄 꿈의 배터리인 셈이다.

하지만 일반적으로 사용되는 고체 황화물 기반 전해질은 단단하고 깨지기 쉬워 결합이 어렵고 전도가 떨어진다는 문제가 있다. 전극과 전해질 사이의 물리적 접촉 불량으로 전류 흐름이 끊어질 수 있는 점이 그동안 전고체 배터리 상용화를 가로막는 난제였던 것이다. 이러한 소재를 조달하고 대량으로 제조하기 위해서는 그 자체로 비용도 많이 든다.

이 같은 상황에서 최근 중국 과학자들은 전고체 배터리 상용화를 앞당길 수 있는 유의미한 성과 세 가지를 달성했다.

첫 번째는 중국과학원 물리연구소 연구팀이 개발한 '요오드 이온' 기술이다.
이는 배터리가 작동하는 동안 요오드 이온이 전기장을 따라 전극과 전해질의 경계면으로 이동해 리튬이온이 잘 통과할 수 있도록 유도함과 동시에 전극과 전해질의 결합을 강화하는 기술이다. 

두 번째는 중국과학원 금속연구소가 개발한 '유연한 골격' 기술이다. 
연구팀은 고분자 물질을 사용해 전해질에 유연한 골격 구조를 삽입했으며, 이 소재는 2만 번 구부리고 꼬아도 손상되지 않는다고 한다. 또한 새로운 화학 성분을 통해 리튬이온 저장 능력을 더욱 강화해 배터리 저장 용량이 86%까지 향상됐다는 게 중국과학원 금속연구소 연구 결과다. 

세 번째는 칭화대가 개발한 '불소 강화' 기술이다. 
연구팀은 전해질 표면에 보호막을 형성하기 위해 불소화 폴리에테르 소재를 사용했다. 이 기술은 바늘 관통 테스트를 통과했으며, 120도 이상의 온도에서도 안정성을 유지했다. 

CCTV에 따르면 이러한 획기적인 기술 발전으로 100kg 배터리 팩으로 620마일(약 1000km) 이상의 주행 거리를 제공할 수 있게 됐다.

한편, 중국은 이미 전 세계 전기차 배터리 시장을 장악하고 있는 있으며, CATL과 BYD가 매출의 절반 이상을 차지하고 있다. CATL는 2027년경 전고체 배터리 양산을, BYD는 2027년 이후 소량 생산을 시작해 2030년부터 전고체 배터리를 대량 생산하는 것을 목표로 하고 있다.

중국 상하이자동차그룹(SAIC)의 MG모터는 이미 지난 8월 청두 모터쇼에서 세계 최초의 양산형 반고체 전기차인 신형 MG4를 출시했으며, 다른 업체들도 새로운 배터리 기술을 빠르게 발전시키고 있다. 메르세데스-벤츠는 지난달 전고체 배터리를 장착한 EQS 테스트 차량으로 단 한 번의 충전도 없이 약 1205km를 달리는 데 성공했다고 발표했다.