중국 BYD가 전고체 배터리 관련 특허 6건을 추가 공개했다(BYD)

[오토헤럴드 김훈기 기자] 중국 BYD가 전고체 배터리 관련 특허 6건을 추가 공개했다. 전고체 배터리의 주요 과제로 꼽히는 고체 전해질과 전극 사이의 접촉 불량 및 계면 저항을 개선하는 기술로, 오는 2027년 소규모 시험 생산을 목표로 개발을 진행 중이다. 

최근 중국 국가지식재산권국(CNIPA)에 공개된 BYD의 특허는 전고체 배터리의 소재 구성과 전극 제조, 품질관리 기술 등이 포함됐다. 앞서 공개된 복합 양극재 특허와 마찬가지로 크기가 작은 할라이드계 전해질과 상대적으로 큰 황화물계 전해질을 함께 사용하는 구조가 이번 특허의 핵심이다.

할라이드계 전해질은 전기화학적 안정성이 높고 황화물계 전해질은 리튬이온 전도 성능이 우수하지만, 두 소재가 직접 접촉하면 화학반응이나 계면 저항이 발생할 수 있다. BYD는 두 전해질 사이에 이온전도성 중간층을 배치해 불필요한 반응을 억제하고 충·방전 수명을 높이는 방안을 제시했다.

또 다른 특허에는 양극 활물질과 황화물계 전해질 사이에 별도의 고체 전해질을 완충층으로 적용하는 구조이다. 소재 간 직접 접촉을 줄이는 동시에 열 발생을 억제해 배터리 안전성을 높이려는 설계다.

중국 국가지식재산권국(CNIPA)에 공개된 BYD의 특허는 전고체 배터리의 소재 구성과 전극 제조, 품질관리 기술 등이 포함됐다(오토헤럴드 DB)

또 단결정과 다결정 양극재를 이중층으로 구성하는 기술도 포함됐다. 내부에는 충·방전 과정에서 균열이 상대적으로 적은 단결정 소재를 적용하고, 외부에는 출력 특성에 유리한 다결정 소재를 배치해 내구성과 충·방전 성능을 함께 확보하는 방식이다.

이 밖에도 금속산화물과 금속황화물을 리튬과 반응시킨 뒤 고체 전해질과 혼합해 고체 소재 사이의 전기저항을 줄이는 기술도 공개됐다. BYD는 이를 통해 출력과 용량, 충·방전 수명을 개선할 수 있다고 설명했다.

이번 특허에는 전고체 배터리의 양산 가능성을 높이기 위한 제조 및 품질관리 기술도 포함됐다. 전극 외부에 이온성 액체 습윤제를 더 많이 배치해 이온 이동을 개선하고, 양극 입자 둘레의 최소 60%가 전해질 입자와 접촉하도록 관리하는 평가 기준이 제안됐다.

이는 액체 전해질이 빈 공간을 채우는 기존 리튬이온 배터리와 달리 고체 소재끼리 안정적인 접촉을 유지해야 하는 전고체 배터리의 구조적 한계를 개선하려는 시도로 풀이된다. 

앞서 BYD는 황화물계 전고체 배터리의 소규모 실증 적용을 2027년 전후 시작하고, 2030년 이후 대량생산 단계로 확대하는 개발 방향을 제시한 바 있다(오토헤럴드 DB)

중국 배터리 전문매체는 BYD가 해당 이중 전해질 양극 구조를 적용한 전고체 셀을 2027년부터 소규모 생산하고 시험 차량에서 검증할 계획이라고 전했다. 다만 BYD는 이번 특허와 연계된 구체적인 생산 규모 및 적용 차종을 공식적으로 발표하지 않았다.

앞서 BYD는 황화물계 전고체 배터리의 소규모 실증 적용을 2027년 전후 시작하고, 2030년 이후 대량생산 단계로 확대하는 개발 방향을 제시한 바 있다. BYD 배터리 부문은 2024년 시험 생산라인에서 20Ah와 60Ah급 전고체 셀을 제작한 것으로 알려졌다.

일부 외신은 BYD의 이번 특허가 전고체 배터리 상용화 과정에서 필요한 소재와 제조 기술을 구체화했다는 점에 주목하고 있다. 다만 실제 양산 여부는 향후 시험 생산과 차량 검증 과정에서 수명과 안전성, 비용 및 대량생산 수율에 따라 결정될 전망이다. 

김훈기 기자/hoon149@gmail.com

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