현대차·SK 투자한 美 SES "전고체 배터리 기술 2년 앞서…2025년 상용화"

SES 기자간담회…"특허 받은 전해액과 AI 알고리즘으로 안전성 높여"

"15분 이내에 최대 80% 고속 충전 가능… 400Wh/kg의 에너지 밀도"

리튬 이온 배터리 대비 주행거리 및 가격 경쟁력↑ 기대

SES 창업자이자 최고경영자(CEO)인 치차오 후 박사ⓒSES

미국 리튬메탈 배터리 개발사인 솔리드에너지시스템(이하 SES)이 자사의 전고체 배터리 기술력이 다른 경쟁사 보다 2년이나 앞서 있다고 밝혔다.

SES는 자체 개발한 전해액과 AI(인공지능) 알고리즘 기술을 두드러진 특징으로 꼽았다. 이 같은 경쟁력으로 전고체 배터리를 가장 먼저 시장에 출시함으로써 우위를 차지하겠다는 전략이다.

치차오 후 SES 창업자이자 CEO는 21일 온라인 기자간담회를 열고 "현재 자사의 리튬 메탈 배터리 'A샘플'을 완성차 업체들과 개발하고 있다. 2025년이 되면 전기차에 장착될 것"이라며 "이 같은 기술력은 퀀텀스케이프, 솔리드파워 등 경쟁사 보다 18개월에서 2년 정도 앞서 있다"고 밝혔다.

전고체 배터리는 현재 전기차에 탑재되는 리튬이온 배터리 단점을 보완한 '꿈의 배터리'로 평가 받는다. 리튬이온 배터리는 전해질이 액체로 돼 있어 열과 충격에 약하고 화재 위험이 있는 반면 전고체 배터리는 전해액을 고체로 해 폭발 위험을 낮춘 것이 특징이다.

SES의 하이브리드 리튬 메탈 배터리는 고에너지 밀도의 리튬 메탈 양극, 보호 양극 코팅, 특허 받은 고농도 염중용매 (Solvent-in-salt) 액체 전해질과 AI 안전 기능을 사용해 가장 빨리 상용화될 배터리로 기대를 모으고 있다.

손용규 SES CTO는 "고체 배터리는 리튬 이온과 리튬 메탈로 나뉜다"면서 "리튬 이온은 에너지 밀도와 성능면에서 리튬 이온 배터리 보다 장점이 크지 않다"고 설명했다.

이어 "리튬 메탈은 에너지 밀도 장점이 있지만 상용화 및 성능 문제가 있다"고 지적하며 "자사의 하이브리드 리튬 메탈은 이 문제를 해결해 2025년부터 상용화가 가능하다"고 강조했다.

치차오 후 CEO는 "하이브리드 리튬 메탈 배터리는 높은 에너지 밀도를 갖췄으면서도 리튬 이온 배터리에 버금가는 제조성을 갖췄다"고 설명했다.

그러면서 "15분 이내에 최대 80%의 고속 충전 기능으로 400Wh/kg의 에너지 밀도를 제공할 수 있는 것이 특징"이라고 덧붙였다.

SES 창업자이자 최고경영자(CEO)인 치차오 후 박사가 하이브리드 리튬메탈 배터리를 들어보이고 있다.ⓒSES

특히 리튬 메탈 배터리 개발의 난관으로 지목돼왔던 안전성 문제를 해결했다고 설명했다. 리튬 메탈 배터리는 에너지밀도는 높지만 충전 시 리튬이 음극 표면에 쌓여 배터리 성능 저하와 분리막 훼손까지 야기하는 일명 덴드라이트(Dendrite) 현상이 발생한다는 단점이 있다.

SES는 리튬 메탈에 고체 형태의 폴리머코팅을 입히고 리튬의 덴드라이트 형성을 억제하는 고농도의 전해질을 사용해 안전성 문제를 해결했다고 강조했다.

치차오 후 CEO는 "고농도염 전해액을 사용하기 때문에 덴드라이트 생성 패턴이 바뀌게 된다"면서 "또 음극 코팅을 통해 덴드라이트가 생성되는 것을 억제한다"고 설명했다.

이어 "자체 개발한 AI 알고리즘으로 덴드라이트를 용해시키기 위한 힐링 프로토콜을 하는 구조"라고 언급했다. AI 알고리즘을 통해 덴드라이트 발생을 상시 모니터링할 수 있다는 설명이다.

화재 등 안전성에서도 거듭 강조했다. 치차오 후 CEO는 "AI 알고리즘은 하루 24시간, 1년 365일 배터리 셀을 모니터링한다"면서 "차량의 시동이 꺼져있어도 상시 모니터링하기 때문에 안전 사고가 벌어지기 전에 예측이 가능하다"고 설명했다.

이 같은 기술력은 다른 전고체 배터리 개발 업체 보다 앞서 있다고 강조했다.

손 CTO는 "2017년부터 미국 보스톤에 세계에서 처음으로 메탈 라인을 설치했고 2019년엔 상하이에 두 번째 라인을 구축했다"면서 "생산 기술면에서는 다른 업체 보다 상당히 앞서 있는 편"이라고 말했다.

SES 하이브리드 리튬메탈 배터리ⓒSES

리튬 메탈 배터리가 장착될 경우 주행거리는 기존 300마일에서 500마일까지 늘어날 수 있다고 했다. 아울러 전고체 배터리 가격도 현재 리튬 이온 배터리 보다 경쟁력이 높을 것이라고 설명했다.

손 CTO는 "가격은 리튬 메탈 음극과 전해액이 가장 중요한 포인트"라며 "전략적 파트너들과 리튬 이온 전지와 경쟁할 수 있는 가격을 갖출 수 있도록 노력하고 있다"고 설명했다.

배터리 양산 공장은 완성차들의 생산 공장 인근에 지을 계획이라고 밝혔다. 치차오 후 CEO는 "GM에 배터리 공급을 하게 되면 북미에, 한국 완성차와 협력하게 되면 한국 또는 아시아 지역에 위치하게 될 것"이라고 말했다.

SES는 고체보다 구현이 쉬운 액체 전해질과 고체 코팅을 조합한 하이브리드 방식을 세계에서 가장 먼저 상용화함으로써 리튬메탈 배터리 시장에서 우위를 점하겠다는 전략이다.

한편 SES는 기업인수목적회사(SPAC·스팩)인 아이반호 캐피털 애퀴지션과 합병해 뉴욕증권거래소에 상장할 예정이다. 이를 위해 지난 14일 아이반호 캐피털 애퀴지션과 기업결합을 위한 최종 계약을 체결했다.

이번 거래는 GM, 현대차, 기아 등 전략적 투자자 및 글로벌 자동차 제조사의 지원을 받는다.

뿐만 아니라 중국 지리자동차그룹, 상하이 자동차 그룹, LG테크놀로지벤처스(LG Technology Ventures), 폭스콘과 같은 아시아의 주요 글로벌 자동차 제조사 및 배터리 전지 제조사도 함께 한다.

SES는 지난 5월 현대차 및 기아와 전기자동차(EV)용 'A샘플' 리튬메탈 배터리 개발을 위한 제휴개발계약(JDA)을 체결했다. 현대차는 SES에 1억달러(1135억원)를 투자하기도 했다.

이에 앞서 3월에는 리튬메탈 배터리 시제품 개발에 성공, 독보적인 기술력을 바탕으로 지난 3월 GM과 공동 연구 계약을 체결했다.

SES와 GM은 미국 보스턴 인근에 2023년까지 리튬메탈 배터리 시험 생산 공장을 설립할 예정으로, 2025년 최종 상용화를 목표로 하고 있다.

SK㈜도 2018년 솔리드에너지에 300억원을 투자한 데 이어 지난 5월 400억원을 추가 투자해 싱가포르 국부펀드 테마섹(Temasek), 창업자 치차오 후(Qichao Hu) CEO에 이은 3대 주주 지위를 확보했다.