전고체 배터리는 배터리 기술의 미래로 주목받고 있다. 삼성SDI와 토요타 같은 글로벌 기업들이 2027년에서 2030년 사이 상용화를 목표로 연구개발을 진행 중이다. 전고체 배터리의 상용화가 이루어지면 전기차의 화재 위험을 크게 줄이고 주행거리를 늘릴 수 있어 전기차 시장의 판도를 바꿀 것으로 기대된다.
전고체 배터리는 양극, 음극, 전해질, 분리막이 모두 고체로 이루어진 2차 전지이다. 기존의 리튬이온 배터리와 달리 전해질이 고체로 되어 있어 안정성이 뛰어나다. 액체 전해질을 사용하는 리튬이온 배터리는 온도 변화나 외부 충격에 의해 폭발 위험이 있지만, 고체 전해질을 사용하는 전고체 배터리는 이러한 위험이 거의 없다.
전고체 배터리는 특히 전기차 차세대 배터리로서의 가능성이 크다. 가연성 액체 전해질을 고체 전해질로 대체하면 안정성이 크게 향상된다. 전기차 화재 사고의 절반 이상이 배터리에서 발생하는 현실에서 전고체 배터리는 안전성을 크게 높일 수 있다. 또한 전고체 배터리는 기존 배터리에서 사용하지 못했던 리튬메탈 음극재를 사용할 수 있어 에너지 밀도를 크게 높일 수 있다.
전고체 배터리는 전해질의 종류에 따라 폴리머계, 산화물계, 황화물계로 나뉜다. 이 중 황화물계 전고체 배터리가 가장 유망하다. 삼성SDI는 2023년 말 파일럿 공장을 가동하고 2027년 상용화를 목표로 하고 있다. 토요타는 2027년에서 2028년 사이 1회 충전으로 1,000km 주행이 가능한 배터리를 양산할 계획이다. SK온은 2025년 파일럿 라인을 구축하고 2029년 양산을 목표로 하고 있으며, LG에너지솔루션은 2030년까지 상용화를 목표로 하고 있다.
전고체 배터리 시장은 2020년 약 6160만달러에서 2027년 4억 8250만달러로 성장할 것으로 전망된다. 그러나 황화리튬의 높은 가격이 상용화의 걸림돌이다. 리튬이온 배터리 전해질과 분리막의 가격은 약 $15/kg인 반면, 황화리튬의 가격은 약 $1만2000/kg에 달한다. 이러한 황화리튬 가격 문제는 전고체 배터리가 상용화되면서 내려갈 수 있을 것으로 본다.
이런 이유로 핵심 소재인 황화리튬에 대한 생산을 선점하고 있는 기업에 대한 투자 매력도가 높다고 판단한다.
전고체 배터리 관련 기업으로 삼성 SDI, POSCO홀딩스, 롯데에너지머티리얼즈, 레이크머티리얼즈, 씨아이에스로 제시한다. 이 중 레이이크머티리얼즈와 씨아이에스를 관심종목으로 제시한다.
*레이크머티리얼즈
레이크머티리얼즈는 고순도 유기화합물 소재를 개발하고 공급하는 기업이다. 이들 소재는 반도체, LED, 태양광, 석유화학촉매 등 다양한 산업에 제공되고 있다. 특히 초고순도 TMA를 생산할 수 있는 유일한 기업으로 다양한 산업군에 품질이 우수한 TMA를 납품하고 있는 기업이다. 초고순도 TMA로 향후 안정적인 성장을 이루어낼 수 있을 것이다.
레이크머티리얼즈는 황화리튬의 양산 설비를 완공한 기업이기 떄문에 전고체 배터리 상용화의 최대 수혜주로 평가를 받는다. 레이크머티리얼즈는 2020년부터 자회사 레이크테크놀로지를 설립하여 황화리튬을 연구개밣 해왔다. '23년 초부터 여러 업체에 황화수소 파일럿 테스트를 완료하였으며, '23년 말에 연간 약 120톤 생산 규모의 황화리튬 양산 설비를 완공하여 황화리튬을 고객사에 원활하게 납품할 수 있어 보인다. 올해부터 황화리튬에서 본격적인 매출이 나올 것으로 기대한다.
*씨아이에스
씨아이에스는 리튬 이차전지 생산에 필요한 전극 제조 관련 장비를 전문적으로 제조하는 업체이다. 씨아이에스는 향후 황화물계 전고체 배터리 핵심 공급망으로 성장할 가능성이 있을 것으로 평가한다. 황화물계 전고체 전해질 생산 자회사인 '씨아이솔리드'를 흡수합병하였다. 씨아이솔리드는 황화물계 전해질 생산 CAPA를 24년 10톤, 28년 2,000톤으로 증설할 예정인 자회사이다.
또한 씨아이에스는 건식 공정에 필요한 장비를 개발 중인 기업이다. 황화물계 전고체는 습식공정으로 할 경우 독성 물질인 황화수소를 생성하므로 전고체 배터리는 건식 공정으로만 생산이 가능하다. 건식공정장비를 개발 중인 씨아이에스가 향후 수혜를 받을 가능성이 커 보인다.
필자인 이재모 그로쓰리서치 대표는 투자자산운용사 자격증을 보유하고 있으며, 1000개 이상의 기업을 탐방했고, 한국경제TV에 출연중이다.
[편집자주] 독립 리서치 기업인 '그로쓰리서치'의 기업 탐방 후 분석을 담은 내용입니다. 뷰어스는 글과 관련한 투자 결과에 책임을 지지 않습니다.