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2025년 미래 전기차의 실리콘 기반 배터리가 뜬다! 왜?국내자동차 2024. 12. 7. 19:40
2025년 미래 전기차의 실리콘 기반 배터리가 뜬다! 왜?
주말 잘 보내고 계시죠. 이번 주제는 친환경 전기차에 새롭게 탑재할 미래 전기차 배터리 주제로 소개할 내용을 준비해 보았습니다.
현재 전기차는 리튬이온 배터리 바탕으로 충격에 민감한 반응으로 문제가 일어나고 있죠. 그래서 전기차는 언제쯤 구매하면 좋을지 답답함을 가지는 분들도 있을 것 같습니다. 이 글을 참조 만으로 돈을 벌었다는 느낌을 받을 수 있도록 조금 디테일하게 알아보며 준비해 보았습니다.
현재, 흑연 기반 리튬이온 배터리는 사라지고 앞으로 실리콘 기반 배터리가 탑재후 조금 더 미래에는 전고체 배터리가 탑재될 전망인데요.
"실리콘 음극재 배터리"는 초기 상용화 단계에 있으며, 2025~2030년 사이 본격적인 시장 도입이 예상됩니다. 조금 더 진화된 "전고체 배터리"는 현재 기술 개발 단계에서, 상용화까지는 2030년 이후 예상하고 있죠.
그럼 전기차 2025년부터 탑재 전망인 "실리콘 배터리"는 어떤 장점이 있는지 확인해볼까요?
1. 실리콘 배터리 장점
실리콘 기반 리튬 이온 배터리는 미래 전기차 배터리의 핵심 기술 중 하나로 주목받습니다. 이 기술은 기존의 흑연(그래파이트) 음극재를 대체할 수 있는 차세대 소재로, 더 높은 에너지 밀도와 개선된 성능을 제공하는 이유죠.
글로벌 업체 테슬라, 삼성 SDI, LG에너지솔루션, CATL 등 주요 배터리 제조사가 관련 연구개발을 진행 중이며, 일부 모델에 실리콘 음극재를 부분적으로 적용하고 있는 상태입니다.
실리콘 배터리 높은 에너지 밀도
- 실리콘은 리튬을 저장할 수 있는 능력이 흑연보다 약 10배 이상 높음.
- 이를 통해 배터리의 에너지 밀도를 대폭 증가시켜 전기차의 빠른 충전과 높은 주행거리를 확보할 수 있죠.
경량화 가능성
- 에너지 밀도가 높아지면서 배터리의 크기와 무게를 줄일 수 있어 전기차의 효율성을 높이는 데 기여합니다.
그래서 여러분께서 실리콘 배터리 탑재된 전기차를 구매하면 어떤 기대를 할 수 있냐? 질문엔 이렇게 언급할 수 있을 것 같습니다.
소비자 관점에서 전기차 구매에 전자제품처럼 배터리 충방전 싸이클 도래하면 기존 80% 배터리 성능 저하에는 배터리를 교체해야하는 문제가 발생했는데요. 현재 배터리 충방전 싸이클이 기존 배터리보다 2~3배 더 높아져 폐차까지 주행해도 무방하게 되었습니다.
실리콘 기반 리튬 이온 배터리는 높은 에너지 밀도와 빠른 충전 속도라는 이점으로 전기차 배터리의 혁신을 이끌 가능성이 큽니다. 향후 5~10년간 기술 완성과 함께 상용화가 확대될 것으로 보이며, 이는 전기차의 주행거리와 충전 효율성 측면에서 큰 변화를 가져올 것으로 예상하고 있죠.
2. 실리콘 배터리 좋은 이유
현재 실리콘 배터리 단점으로 지적하고 있는 팽창과 수축 문제는 나노화 기술, 복합 음극재 설계, 탄소 코팅 등을 통해 주요 단점들을 효과적으로 보완했는데요.
이로 인해 충전 속도와 배터리 지속 시간이 개선되면서, 경량화와 효율성을 동시 개선하면서 현재 출시 중인 리튬이온 배터리와 비교했을 때, 원재료 가격, 성능, 효율, 충방전 사이클 크게 개선되었죠. 그래서 현재 흑연 바탕 배터리와 실리콘 바탕 배터리의 차이를 여러분께서 쉽게 참조할 수 있습니다.
구분 기존 흑연 리튬이온 배터리 실리콘 배터리 에너지밀도 약 150~250 Wh/kg 최대 300~400 Wh/kg 충전속도 급속 충전 시 30~40분 소요 급속 충전 시 15~20분 소요 주행거리 평균 300~500km 평균 500~700km 충방전 사이클 500~1,000회 1,500~3,000회 이상 가격 상대적으로 저렴 비용이 높으나 지속적으로 감소 예상 무게 표준 무게 더 가벼워짐 (20~30% 경량화 가능) 특징 안정적인 기술, 낮은 팽창률 고에너지 밀도, 충전 속도 개선 단점 주행거리 한계, 긴 충전 시간 팽창 문제, 초기 비용 및 안정성 확보 일반적으로 기존 흑연 리튬이온 배터리 탑재에 충방전이 500~1,000회라고 알려져 있죠. 전기차 1회 충전당 500Km 주행한다면 500회~1000회 충방전 할 경우 약 250,000Km~500,000Km 주행하면 전기차 배터리 80% 효율까지 떨어지게 되고 배터리는 교체할 수 밖에 없습니다.
그런데 실리콘 기반 배터리를 탑재한 전기차 최소 500Km 주행하는 모델 경우, 개선된 소재로 통해 충방전 사이클이 획기적으로 늘어나 1,500회 최소 750,000Km 주행해도 배터리 교체 없이 주행할 수 있기 때문에 실리콘 배터리가 미래 전기차 배터리로 주목 받는 이유겠죠.
그럼 국내 출시한 차량에 실리콘 기반 리튬이온 배터리 탑재한 차량이 있을까요?
3. 실리콘 음극재 배터리
장점과 단점 중에서 담점은 최소화 시키고 장점을 최대로 부각 시켜 중국 스마트 폰 중에서도 3번 접는 폴더 폰에 실리콘 기반 배터리를 적용해 소비자에게 편의성을 강조했는데요.
과연 전기차 모델에서 벌써 출시한 모델이 있을까요?
네 있습니다. 기존 전기차 모델 때문에 이 같은 좋은 점을 알리지 못하고 새로운 혁신적인 배터리를 탑재해서 출시한 모델이 현대 기아 중 최초 및 유일한 기아 EV3 전기차 모델입니다.
기자도 모르고 있으니 이런 부분은 언급하지 않고 있겠죠?
다음으로 실리콘 기반 배터리가 적용한 수입차 모델은 이번에 출시한 벤츠 G바겐 전기차 모델입니다. 포르쉐도 조만간 출시할 모델은 실리콘 기반 배터리를 적용할 계획에 있습니다.
2025년 전기차 구매 예정이라면 새로운 배터리를 탑재한 EV3 또는 G바겐 전기차를 참고하는 것도 좋을 것 같습니다.