삼성전기가 IT 제품용 산화물계 전고체전지를 직접 생산할 것으로 보인다. 세라믹계 고체전해질 특허를 출원(신청) 중인 삼성전기는 세라믹계에서도 IT 제품용 산화물계 전고체전지에 집중하고, 삼성SDI는 전기차 이차전지용 황화물계 전고체전지에 주력하는 구조가 될 것으로 전망된다. 삼성전기는 MLCC 공장이 있는 부산사업장에서 산화물계 전고체전지 연구개발을 진행할 가능성이 크다.

15일 업계에 따르면 삼성전기는 IT 제품에 사용할 수 있는 산화물계 전고체전지 직접 생산을 목표로 연구개발을 진행할 것으로 예상된다.

전고체전지는 배터리 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 액체에서 고체로 바꾼 전지를 말한다. 전해질이 액체가 아니어서 양극과 음극 사이 분리막이 필요없다. 현재 사용 중인 리튬이온전지와 비교해 배터리 발화 위험 감소와 에너지 밀도 상승도 기대할 수 있다. 고체전해질은 크게 세라믹계(황화물계·산화물계)와 폴리머계 등 2개로 나뉜다. 세라믹계와 폴리머계를 결합한 복합재도 있다.

삼성전기는 세라믹계에서도 산화물계 전고체전지에 주력할 것으로 예상된다. 산화물계는 재료 안정성이 높고 다루기 쉬운 편이다. IT 제품은 소비자가 직접 휴대하기 때문에 재료 안정성이 중요하고, 다루기 쉬우면 소형화와 대량생산에 유리하다.

산화물계 전고체전지는 스마트폰 같은 IT 제품용 배터리에 사용할 수 있다. 업계 일각에선 전기차 배터리용보다 IT 제품용 전고체전지 시장이 우선 개화할 수 있다고 전망한다.

전고체전지를 만드는 공정은 삼성전기 주력품인 적층세라믹콘덴서(MLCC) 공정과 유사하다. 삼성전기의 산화물계 전고체전지 연구개발도 현재 MLCC를 주력으로 양산 중인 부산사업장에서 진행될 가능성이 크다. MLCC 소재 기술이 산화물계 전고체전지와 비슷한 면이 많아서, 경우에 따라 전고체전지의 조기 사업화가 가능할 것이란 기대도 있다.

삼성그룹 계열사인 삼성SDI는 전기차 이차전지용 황화물계 전고체전지에 주력할 것으로 예상된다. 삼성그룹 안에서 삼성전기는 IT 제품용 산화물계, 삼성SDI는 이차전지용 황화물계에 집중할 가능성이 크다. 삼성SDI는 2분기에 황화물계 전고체전지 파일럿 라인을 가동할 계획인 것으로 알려졌다.

특허검색사이트 키프리스에 따르면 삼성전기가 발명의 명칭에 '전고체'란 용어를 포함해 한국 특허청에 출원한 전고체전지 특허는 15일 기준 15건이다. 삼성SDI가 발명의 명칭에 '전고체'를 포함해 국내에 출원한 특허는 53건이다. 현재까지 공개된 삼성전기의 전고체전지 특허는 주로 세라믹계 고체전해질에 집중돼 있다. 삼성SDI는 황화물계 고체전해질을 활용한 전고체전지 특허 출원에 주력하고 있다.

전세계 MLCC 1위 업체 일본 무라타제작소는 자국 완성차 업체 도요타와 전고체전지를 개발하고 있다. 무라타는 지난 2017년 소니에서 배터리 사업을 인수해서 이차전지 사업을 진행 중이다.

지난 4월 삼성전기는 1분기 실적발표 컨퍼런스콜에서 전고체전지와 관련해 "IT용 초소형 전고체전지 등 에너지 관련 아이템과 더불어, 여러 신사업 가능성을 검토하고 있다"며 "신사업 아이템 구체내용은 향후 사업이 구체화되는 시점에 시장과 소통하겠다"고 밝혔다. 

앞서 지난 3월 열린 정기주주총회 후 장덕현 삼성전기 사장은 "소형 전고체전지 부품을 개발하고 있다"며 "삼성전기가 잘 만드는 MLCC는 세라믹 제품이고, (삼성전기는) 고온에서 고체산화물로 만들 수 있는 기술을 보유하고 있다"고 밝힌 바 있다. 장덕현 사장은 "해당 기술을 바탕으로 소형 전고체전지 또는 그린에너지용 부품을 준비하고 있다"며 "시제품(프로토타입) 만들 정도가 되면 별도 시간을 갖고 설명하겠다"고 덧붙였다.

한편, 고체전해질 재료에서 황화물계는 높은 이온전도도가 장점이다. 황화물계는 연성이 있어서 전극과 전해질의 접촉이 상대적으로 쉽다. 반면 황이 물과 반응하면 유독가스인 황화수소가 발생할 수 있다. 산화물계는 재료 안정성이 높고 다루기 쉽지만, 전극 재료와 고체전해질 사이 계면 저항 문제가 크다. 복합재는 황화물계나 산화물계인 세라믹계와 폴리머계를 결합한 구조다.

디일렉=이기종 기자 gjgj@thelec.kr
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