왜 내 iPhone은 아직 solid-state 배터리를 갖고 있지 않을까? 나는 알아냈다 (그리고 화도 안 난다)

Source: ZDNet

ZDNET의 핵심 요점

• 고체‑전해질 배터리는 리튬‑이온 배터리보다 상당한 장점을 가지고 있습니다.
• 가장 큰 장점은 안전성 향상과 수명 연장입니다.
• 이 기술은 산업이 필요로 하는 수십억 개의 배터리를 생산할 준비가 아직 되어 있지 않습니다.

며칠 전 저는 고체‑전해질 배터리를 탑재한 파워뱅크를 리튬‑이온 배터리가 아닌 핵심 부품으로 리뷰했습니다. 고체‑전해질 배터리는 에너지 밀도가 높고, 안전성이 뛰어나며, 수명이 깁니다. 안전성을 보여주기 위해 저는 파워뱅크를 열어 완전 충전된 셀에 드라이버를 찔렀습니다; 연기의 약간이 피어오를 뿐 아무 일도 일어나지 않았습니다.

또한: 고체‑전해질 휴대용 배터리를 일주일간 테스트해 보니, 이제 리튬‑이온은 구식처럼 느껴집니다

그렇다면 왜 우리의 iPhone과 기타 기기들은 아직 고체‑전해질 배터리로 구동되지 않을까요?

고체‑전해질 배터리 vs. 리튬‑이온 배터리

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

• 리튬‑이온 전해질은 가연성 유기 용매에 녹아 있는 리튬 염입니다.
• 고체‑전해질은 건조한 세라믹으로, 불연성이고 안전하며 훨씬 높은 에너지 밀도를 구현할 수 있습니다.

또한 고체‑전해질 셀은 동등한 리튬‑이온 셀보다 더 빠르게 충전될 수 있으며, 충전 사이클 수가 더 많습니다.

거의 모든 면에서 고체‑전해질이 리튬‑이온을 앞섭니다.

매년 수십억 개의 배터리

가장 큰 장애물은 비용입니다. 리튬‑이온 생산은 30년 이상에 걸쳐 정교해져 현재 매년 수십억 개의 셀을 생산하고 있습니다.

• 애플만 해도 지난해 약 2억 5천만 대의 iPhone을 판매했으며, 각각 저렴하고 신뢰할 수 있는 배터리가 필요합니다.
• 전 세계 스마트폰 시장 규모는 대략 12억 5천만~16억 대이며, 여기에 노트북, 이어버드, 스마트워치, 파워뱅크, 전자담배, 전기차(팩당 수천 개의 18650 또는 21700 셀 포함)를 합치면 그 수치는 더욱 증가합니다.

고체‑전해질 배터리 공급망은 아직 그 규모에 맞춰 준비되지 않았습니다. 고체‑전해질 셀 제조는 더 복잡해 수율이 낮으며, 진동에 민감하고 사용 중 약간 부풀어 오르는 경향이 있어 소비자 전자제품에 바람직하지 않은 특성입니다.

이러한 수율 문제 때문에 고체‑전해질 배터리는 현재 동등한 리튬‑이온 셀보다 4~8배 더 비쌉니다.

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대규모 생산 시점은 언제인가요?

업계 관계자들은 고체‑전해질 배터리의 대규모 생산이 2030년 초에 시작될 것으로 예상하고 있습니다. 그때까지는 리튬‑이온이 이미 안전성, 충전 속도, 수명 요구 사항을 충족하면서도 시장이 감당할 수 있는 가격대를 제공하기 때문에 주류 기술로 남을 것입니다. 고체‑전해질 제조가 규모를 확대하고 비용이 낮아지는 순간에야 비로소 리튬‑이온에서 전환이 일어날 가능성이 높습니다.