K-배터리 특허 증가율 ‘세계 2위’…삼성SDI·LG엔솔, 전고체 영토 넓힌다

삼성SDI·LG엔솔, 전고체 특허 출원 상위권 랭크
삼성SDI, 내년 하반기 양산 목표로 투자 지속
LG엔솔, 건식 공정 시작으로 순차적으로 개발

차세대 배터리 기술 경쟁이 치열해지고 있는 가운데, 삼성SDI와 LG에너지솔루션이 글로벌 시장에서 입지를 공고히 다져 나가고 있다. 양사는 전고체 배터리 특허 출원에 이어, 제품 양산을 위한 공정 기술과 생산 기반 마련에 박차를 가하고 있다.

19일 지식재산처의 ‘국가전략기술 글로벌 기술 동향과 특허’에 따르면 최근 10년 간 전고체 배터리에 대한 글로벌 특허 출원은 크게 늘어났다.

글로벌 전고체 배터리 신규 특허 출원 동향을 살펴보면 2015년 340건에서 2024년 2573건으로 가파른 증가세를 보였다. 연평균 증가율로 살펴봤을 때, 중국이 42.4%로 가장 높았고, 뒤이어 한국이 29.5%로 2위를 기록했다.

기업별로 살펴보면 일본 도요타가 글로벌 전고체 배터리 특허 출원 1996건으로 1위를 차지했다. 그 뒤를 국내 배터리 업체들이 바짝 추격하고 있다. 삼성SDI가 특허 출원 712건, LG에너지솔루션이 특허 출원 525건 등이었다.

아울러 3위는 삼성전자 327건, 4위는 현대자동차 284건 등을 기록했다. 반면 SK온은 49건에 그쳤다.

삼성SDI의 각형 전고체 배터리(왼쪽)와 파우치형 전고체 배터리(오른쪽). <사진=삼성SDI>

전고체 배터리는 기존 액체 전해질을 고체 전해질로 대체해 안전성과 에너지 밀도를 개선한 차세대 전지다. 이를 양산하기 위해선 소재 개발뿐 아니라 계면 안정성, 생산 공정, 양산성 등을 함께 확보해야 한다.

이에 국내 전고체 특허 출원 1위인 삼성SDI는 황화물계 전고체 배터리 기술을 집중해 개발 중이다. 자체 조성한 고체 전해질 소재와 무음극 기술을 더한 전고체 배터리 ‘솔리드스택’을 개발하고 있다.

전고체 배터리 상용화를 위해 지난 2023년 3월 국내 배터리 업계 최초로 전고체 파일럿 라인을 구축했으며, 같은 해 말부터 시제품 생산에 돌입했다.

삼성SDI는 오는 2027년 하반기 양산을 목표로, 주요 고객사에 샘플을 공급해 테스트를 진행하고 있다. 이와 함께 제조 공정 기술 고도화와 공급망 구축 등 전고체 배터리 양산을 위한 준비도 병행하고 있다.

삼성SDI가 전고체 배터리 양산에 속도를 내고 있다면, LG에너지솔루션은 전극 제조 공정 기술 확보에 무게를 두고 있다.

LG에너지솔루션은 전고체 배터리 상용화를 위한 핵심 공정 기술 개발을 지속하고 있다. 오는 2029년 전고체 배터리 상용화를 목표로 개발 중인 LG에너지솔루션은 건식 전극 공정 도입에 나서고 있다.

건식 전극 공정은 황화물계 고체 전해질을 활용한 배터리 생산에 적합한 방식으로 평가받는다. 기존 습식 공정과 달리 건조 공정을 생략해 공정 효율을 높이고 비용을 절감할 수 있다. 특히 건식 전극 공정은 수분과 용매에 민감한 황화물계 고체 전해질의 열화 위험을 낮출 수 있어 더욱 주목받고 있다.

LG에너지솔루션은 오창 에너지플랜트 내 건식 전극 파일럿 라인을 구축했으며, 오는 2028년을 목표로 상용화에 나설 계획이다. 특히 다양한 활물질과 전고체 배터리를 고려한 건식 전극 공정 개발도 병행한다는 방침이다.

[CEO스코어데일리 / 박대한 기자 / dayhan@ceoscore.co.kr]

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