<2025> Latest Status and (Outlook) Prospects of All-Solid-State Battery Electrolytes and Manufacturing Technologies
샘플 요청 목록에 추가
현재 가장 널리 사용되고 있는 리튬이온전지(LIB)의 성능은 새로운 전자제품과 전기차에 대한 폭발적인 수요에 힘입어 끊임없는 기술개발에 의해 개선되어 왔으며, 특히 에너지밀도는 350Wh/kg이 넘는 수준으로 비약적으로 향상되었습니다. 하지만 높은 에너지밀도는 그만큼 화재나 폭발 위험성을 내포하고 있으며 리튬이온전지는 기계적 손상, 과방전, 과충전으로 인해 전기적 결함, 내부과열, 열 방출 등이 발생하여 열폭주 등 폭발적인 반응이 일어날 수 있습니다.
이러한 위험을 차단하기 위해 고체전해질을 적용한 차세대 전지기술로 전고체전지가 대안으로 자리잡고 있습니다. 전고체전지의 가장 큰 장점으로는 「우수한 안전성」「높은 에너지밀도」「고출력」「넓은 사용온도」「급속 충전」이라고 말할 수 있습니다. 따라서 폭발의 위험에서 자유롭고, 0℃ 이하의 저온이나 60-100℃ 고온에서도 안전하고 안정적으로 작동하여 적용 분야를 확대할 수 있는 장점을 가지고 있습니다.
SNE Research의 예측에 따르면 전세계 전고체전지 시장규모는 ’30년 122GWh로 성장하여 1.6%의 침투율을 보이며, ’35년에는 493GWh로 성장하여 전체 전지의 6.1%를 차지할 것으로 전망됩니다. 우리나라를 비롯한 미국, 중국, 일본 및 유럽 각국 정부도 차세대전지의 기술 확보 및 선점을 위해 국가적 차원의 지원 정책을 통해 대응을 하고 있으며, 우리나라의 경우, ’24년 하반기부터 전고체 등 차세대 배터리 3종 지원 프로그램을 통해 ’28년까지 1172억원을 투자한다고 발표한 바 있습니다.
이차전지의 패러다임이 전고체전지로 급속히 변하는 상황에 대비하기 위해서는 전고체전지와 관련된 핵심소재 및 양산기술에 대한 선제적인 기술개발이 필요합니다. 전고체전지는 기존 배터리의 단점을 극복할 수 있는 잠재력이 있지만, 이온 전도성, 계면 안정성, 대량 생산 기술, 가격 경쟁력 등 여전히 여러 도전 과제가 남아 있습니다.
한편, 전고체전지의 상용화에 대한 예측이 대부분의 업체의 경우, 2030년경으로 계획하고 있는 데는 고체전해질의 높은 가격뿐만아니라 상용화 적용에 아직 이르지 못한 소재개발 못지 않게, 아직 확립되지 않은 제조(생산)기술에도 큰 이유가 있습니다.
따라서, 본 보고서는 현재 제조기술이 어느 수준까지 와 있는지를 특허 및 각종 정보를 바탕으로 예측하고, 전고체전지를 제조하기 위한 재료와 공정기술의 이슈를 정리함과 동시에 이에 대한 적절한 해결방안을 제시하고자 합니다.
구체적으로, 전고체전지에 관한 특허/논문분석을 통해 각국별 출원분야의 강점 분야를 파악하고, 주요 기업들 특허분석을 통해 각 사의 제조기술을 알아보았고, 문헌 및 발표에 나온 제조기술 및 방법에 대한 고찰을 통해 장단점을 확인하고 적합한 제조공정에 어떤 것이 있는지 살펴보았습니다.
목차
1. 전고체전지 개요
전고체전지
EV개발 역사와 미래
배터리의 기술 진보 및 진화
리튬이온 이차전지의 한계
전고체전지의 특징 및 개발 필요성
전고체전지 적용분야
전고체전지 산업체인
전고체전지 시장 전망
전고체전지 특허출원 현황
전고체전지 논문발표 현황
전고체전지 기술동향
전고체 및 차세대전지 정책(프로젝트)
자동차 OEM별 EV적용 양산진행 현황
주요 배터리 OEM별 기술동향 및 대응 현황
소재부품사별 개발 및 대응 현황
주요 OEM별 전고체전지 생산 status
2. 고체전해질
전고체전지용 고체전해질
고체전해질 종류 및 조성
고체전해질 종류 및 전기화학적 특성
고체전해질별 Li+ ion 전도 메카니즘
고체전해질 특허출원 현황
산화물계 고체전해질
산화물계 전해질 속성 및 관련 특성
산화물계 전해질의 이온전도도 및 적용분야
산화물계 고체전해질 종류
산화물계 고체전해질의 장점 및 이슈
산화물계 전해질의 주요 이슈 해결방안
황화물계 고체전해질
황화물계 고체전해질 관련 특성
황화물계 고체전해질의 이온전도도 및 적용분야
황화물계 고체전해질의 장점?단점
황화물계 고체전해질 합성법 비교
황화물계 고체전해질 구조
Argyrodites 개요 및 특성
LGPS 개요 및 특성
LPS개요 및 특성
Thio-LISICON 개요 및 특성
황화물계 고체전해질 이슈
저순도 precursor 적용 LPSCl 코스트 비교
할라이드계 고체전해질
할라이드계 고체전해질 속성
할라이드계 전해질 특성 : 고 Li 이온 전도성
Oxyhalide / Amorphous 구조
할라이드계 고체전해질 : 이온전도성 향상
AI활용을 통한 새로운 고체전해질 개발
다른 고체전해질 소재와의 비교
옥시할라이드계 고체전해질
Li3InCl6 산소포획 및 방출억제, 안전성
고분자 고체전해질
고분자 매트릭스 종류 및 특성
고분자 전해질 종류 및 장단점
고분자 전해질 특성
고분자 전해질 이슈 : 낮은 전도성, 안정성 외
고분자 전해질 이슈 및 해결방안
고체전해질 호환성
전고체전지 셀에서 고려해야 할 사항
양극-전해질 호환성 이슈
음극-전해질 호환성 이슈
고체전해질의 탄성 계수와 셀 성능과의 상관 관계
충방전이 stack압력과 전류밀도에 미치는 영향
3. 전고체전지 전극
양극
전고체전지 적용 양극활물질
양극활물질 동향
전고체전지용 복합 양극 개발 동향
양극 및 복합양극 processing
전고체전지용 복합 양극 개발 이슈
양극 활물질 표면 코팅 소재 연구
LPSCl 코팅된 NCM523 양극 분석
코팅 여부에 따른 전극-전해질 계면 비교
사이클 이후 셀 각종 분석
양극의 성능 개선 방법
최근modified된 양극 활물질과 장점
음극
전고체전지용 음극 개발 필요성
전고체전지용 음극재 기술 개발 이슈
실리콘 음극
Si-C 음극
Si적용 음극소재 연구
리튬금속 및 Si음극 processing
리튬금속 음극
리튬금속 음극 제조 processing
박형 Li foil 적용 필요
Li dendrite억제 및 계면 안정화 연구
리튬금속 음극 수명향상 기술개발
무음극 개요
무음극 vs. 기타 전지 에너지밀도 비교
Lithium melt deposition process
3D grid porous Li4Ti5O12 thick electrodes
modified 음극 활물질 및 장점
4. 전고체전지 셀
전고체전지 제조
고체전해질 processing
셀 조립 (Cell Assembly)
셀 완성 (Cell Finishing)
전고체전지 vs LIB 제조공정 비교
전고체전지 재료비 Cost
전고체전지 셀 제조비용
유망한 전고체전지 셀 컨셉
전(반)고체전지 셀 제작
산화물계 전고체전지
가장 유망한 셀 구성
전지구조 측면에서 고려사항
전지 생산시 고려사항
주요 성능 지표
셀 컨셉 변화
황화물계 전고체전지
셀 구성
전지구조 측면에서 고려사항
전지 생산시 고려사항
주요 성능 지표
구조(실리콘 음극 적용)
Si/C 복합음극 적용 시 구조 측면에서 고려 사항
Si/C 복합음극 적용 셀 생산 시 고려사항
Si/C 복합음극 적용 시 주요 성능 지표
고분자계 전고체전지
고분자계 전고체전지 구성
전지구조 측면에서의 고려사항
전지 생산시 고려사항
고분자계 전고체전지 주요 성능 지표
셀 에너지밀도
각 소재에 대한 가정
중량 및 부피 에너지밀도
예상 시나리오 및 Roadmap
5. 전고체전지 제조기술
Lab scale 셀 제작
Powder pressing 셀 제작
전극 셀 제작
코인셀 제작
일본 NEDO 전고체전지
Pouch셀 제작
셀 제조기술
전고체전지 타입에 따른 장단점
고체전해질 종류에 따른 제조방법
최신 제조 기술의 특성 및 장단점
CIP, WIP, HIP 비교
전극/전해질 층의 조밀화
적층 제조기술
슬러리/용액 캐스팅 제조기술
압출 제조 기술
테이프 캐스팅 제조기술
Electrolyte infusion제조기술
산화물계 셀 제조기술
소결(sintering)
열간 압착(hot pressing)
Spark Plasma Sintering(SPS)
냉간 소결(CSP)
마이크로파 소결
초고속 고온 소결
플래쉬 소결(Flash sintering)
Photon소결 및 laser 소결
건식 제조 기술
습식 기반 전극 제조 공정 issue
건식 공정 도입의 장점
주요 건식 코팅 기술
Free standing electrode 제조기술
Direct calendaring 제조기술
복합전극(Composite electrodes) 및 분리막 제작
주요 업체의 건식공정 추지 현황
건식 vs. 습식 공정기술의 종합 비교
건식 전극 특허출원 동향
셀 제조 공정
전고체 vs. 리튬금속 vs. Li-S 제조공정 비교
황화물계 vs. 산화물계 vs. 폴리머계 제조 공정 비교
양극 제조
음극 제조
음극 foil 제조 공정
고체전해질 분리막 제조공정 flow
셀 조립
제조 공정별 장단점 비교
셀 제조 방법
평면 press 및 roll press의 한계
HIP와 Hot Pressing과의 차이
리튬기반 전지의 최첨단 조립방법
기존 소결방법과 HIP로 처리한 고체전해질 비교
양극재 습식제조법
양극 활물질의 표면 코팅
양극과 고체전해질과의 계면 향상
양극의 protective coating layer
활물질의 복합화/구형화 처리
셀 특성 향상 방법
6. 주요기업 제조기술 동향
TOYOTA
전고체전지 셀 성능저하 요인 규명
장기 사이클에서의 성능저하 문제
TOYOTA의 전고체전지 적용 STEP
전고체전지 제조 : Pressing 적용
전고체전지 제조: 승화성 충진제 적용
Hot isostatic pressing(HIP)적용
Resin packaging 적용
전고체전지 셀 제작 및 조립공정
전지특성 향상 해결방향 및 수단
다른 전지와의 구성재료 비교
LiB에서 전고체로의 재료계의 변경
TOYOTA 전고체전지 제조공정 특허 분석
HONDA
전고체전지 제조 방법
전고체전지 제조 방향
전고체전지 Cell Prototype 제조공정
전고체전지 제조공정 : 믹싱,전극 코팅
전극 roll pressing/slitting
접합 roll pressing, 적층(stacking)
Tab용접, 조립, 실링, Aging, 검사
EV 포괄적 valuation구축
전지개발 roadmap
차세대 전지에 대한 대응
HONDA 전고체전지의 특장점
HONDA 전고체전지 process차이
생산기술개발의 상세 대책
전고체전지 P/P line 컨셉
HONDA 전고체전지 투자 계획
HONDA 도치기현 Sakura공장 개요
HONDA 전고체전지 전체공정
Nissan
전고체전지 제조방향
전고체전지 셀 성능저하 요인 규명
Prototype lab 제조공정
전고체전지 제조공정
Nissan Solid Battery P/P Line
Nissan 전고체전지 개발 일정
Nissan EV 36Zero project
원계 NMC 양극-리튬금속 음극 전지
황화물계 고체전해질 도입
균일한 Li 석출에 대한 대책
전고체전지 생산 라인 구축
삼성 SDI
전고체전지 셀 구성 및 양산 준비
차량 무게 감소 및 Trunk 공간 증가
안전성, 팩 무게 감소
LG ES
전고체전지 개발 Roadmap 및 적용 분야
고분자 전고체전지 개발
황화물계 전고체전지용 Si계 음극 개발
전고체전지용 무음극 전기기술 개발
현대자동차
전고체전지 P/P line 가동 및 개발현황
직경이 다른 roll press를 적용한 전지제조
바인더의 섬유화를 통한 건식 전극 제조
무음극 전고체전지 제조
WIP를 이용한 고밀도 전고체전지제조
CATL
전고체전지 개발현황
CATL vs. TOYOTA 전략비교
고성능 양극 인터페이스 설계
CATL 전해질 전략
Solid Power
전고체전지 구조 및 개발 line-up
전고체전지 제조공정
Si 음극, Li 음극 EV 전고체전지 Roadmap
전고체전지 생산 Roadmap
Kanadevia(Hitachi조선)
Mitsui 금속광업
Factorial Energy
Blue Solution
Blue solution의 LMP® 전고체전지 구조
Blue solution의 LMP® 전고체전지(Gen 4) 특성
Blue solution의 LMP® 전고체전지(Gen 4) target 특성
압출 제조 공정 및 고분자계 전고체전지 Ah level 제조 프로세스
Blue solution의 LMP® 전고체전지 제조 공정
Blue solution의 전고체전지 roadmap
QuantumScape
QS 전고체전지 제조공정 및 셀 특성
QS의 전고체전지 셀 spec. 및 성능
QS의 전고체전지 성능 및 roadmap
고체전해질 분리막 생산 기술 : Cobra
사용제품 QSE-5 B 전고체전지
첨단 생산 장비 도입 : Raptor
SES AI
SES 전체 셀 구조
SES 셀 성능 및 103Ah cell safety test
SES 셀 P/P line 주요공정
ProLogium
ProLogium 전고체전지 셀 구성
세라믹 분리막 : CSE(Composite Solid ELT-산화물+고체고분자 전해질)
ProLogium 전고체전지 라인 구성 및 동향
ProLogium의 전고체전지 주요 제조공정
Johnson Energy Storage
Cell 정보 및 관련 특성
Slurry coating 공정
co-extrusion 공정
TaiyoYuden(太陽誘電)
MLCC Type 전고체전지 구성
MLCC Type 전고체전지 제조공정
TDK
TDL
일본전기초자(NEG)
Sevenking Energy
솔리비스
회사개요 및 실적, 특이사항
솔리비스 고체전해질 개발
황화물계 고체전해질 횡성 1공장 착공
솔리비스 고체전해질 제품군 SICON 시리즈 3종
NANBOCAMP
NANOCAMP 연혁
Argyrodite oxysulfide 고체전해질 개발
제조공정 확립 및 특성 확보
셀 평가 시스템(원료부터 셀까지 평가시스템 구성)
Plant 완공, 설비 확장 증설?증축
생산 CAPA 및 매출액, 고객사 물량 공급
ENFLOW
Enflow 연혁 및 사업장 현황
분무 열분해 공정과 구형 미세분말 생산방법
Scale up 계획 및 사업화
Umicore
Umicore’s Roadmap for Cathode materials
Umicore의 전고체 양극 활물질의 IP portfolio
Umicore의 배터리 개발 전개
Catholyte를 통한 전고체전지 돌파구
Panasonic
롯데에너지머티리얼즈
Idemitsu
