당신의 iPhone에 아직 solid-state batteries가 없는 것이 놀랍지 않은 이유 - 그만큼 좋은데

Source: ZDNet

며칠 전, 나는 리튬‑이온 배터리가 아닌 고체‑상 배터리를 핵심으로 하는 파워뱅크를 리뷰했습니다. 고체‑상 배터리는 에너지 밀도가 높고, 안전성이 향상되며, 수명이 더 깁니다. 안전성 향상을 보여주기 위해 파워뱅크를 열어 완전히 충전된 배터리에 드라이버를 찔러 보았는데, 연기 몇 줄기 외에는 아무 일도 일어나지 않았습니다.

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주요 요점

• 고체‑상 배터리는 리튬‑이온에 비해 상당한 장점을 가지고 있습니다.
• 장점 중 가장 중요한 것은 안전성 향상과 수명 연장입니다.
• 이 기술은 산업이 필요로 하는 수십억 개의 배터리를 생산하기엔 아직 준비되지 않았습니다.

고체‑상 배터리 vs. 리튬‑이온

고체‑상 배터리는 고체 전해질(배터리의 양극과 음극 사이에서 전하를 전달하는 물질)을 사용하는 차세대 충전식 배터리이며, 리튬‑이온 배터리에서 사용되는 액체 또는 겔 전해질을 대체합니다.

리튬‑이온 배터리의 전해질은 일반적으로 인화성 유기 용매에 녹인 리튬 염이며, 반면 고체‑상 배터리는 다양한 건조 세라믹을 사용합니다. 이 건조 전해질은 불연성으로, 훨씬 안전하고 에너지 밀도도 크게 높일 수 있습니다. 또한 고체‑상 배터리는 동등한 리튬‑이온 셀보다 빠르게 충전될 수 있으며, 충전 사이클 수가 더 많습니다.

거의 모든 면에서 고체‑상이 리튬‑이온을 능가합니다.

매년 수십억 개의 배터리

궁극적으로는 비용 문제입니다. 리튬‑이온 생산은 30년 이상에 걸쳐 정교해져 매년 수십억 개의 셀을 생산하고 있습니다.

Apple만 해도 지난해에 약 2억 5천만 대의 iPhone을 판매했으며, 각각 저렴하면서도 신뢰할 수 있는 배터리가 필요합니다. 전 세계 스마트폰 시장은 대략 12억 5천만 대에서 16억 대 정도였으며, 여기에 노트북, 이어버드, 스마트워치, 파워뱅크, 전자담배, 그리고 수천 개의 18650 또는 21700 셀을 포함하는 전기차까지 합치면 수요는 막대합니다.

고체‑상 배터리 공급망은 아직 이러한 수준의 생산에 대비되지 않았습니다. 고체‑상 셀 제조는 더 복잡해 수율이 낮습니다. 또한 진동에 민감하고 사용 중 약간 부풀어 오르는 경향이 있어, 현대 소비자 전자제품이 요구하는 견고함과 충돌합니다.

낮은 수율 때문에 고체‑상 배터리는 동등한 리튬‑이온 셀보다 4~8배 더 비쌉니다.

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대규모 생산 시점은 언제인가?

업계 관계자들은 고체‑상 배터리의 대규모 생산이 2030년 초에 이루어질 것으로 예상하고 있습니다. 그때가 되면 기존 리튬‑이온 배터리가 점차 퇴출되고 새로운 기술이 주류를 차지할 가능성이 있습니다.