차세대 프리우스의 혁신? 토요타가 '전(全)고체전지'에 집중하는 까닭은?

현재 전 세계 자동차의 흐름은 '탈가솔린' 또는'전기동력화'의 물결로 급속히 가속하고 있습니다.

시판화되는 전기차도 증가하고 있는 가운데, 하이브리드 기술을 선도하는 토요타나 EV차판매로 높은 공급량을 자랑하는 테슬라는 이미 차세대 EV차량의 개발에 착수하고 있다고 하며, 그 핵심이 되는 것이 '전고체 전지' 배터리 입니다.

도대체 전고체 전지란 어떤 스펙일까요?

하이브리드 차나 기존의 전기차보다
발전된 전고체 전지차란?

일본 자동차공업회의 기자 간담회에서 전기 자동차(EV차)에 대해 부정적인 입장 이였던 토요타 아키오 회장이었지만

최근 토요타의 자동차 동향을 보면 착실하게 EV의 시대를 목표로 기술개발을 진척하고 있습니다.

아무래도 차세대 EV는 전고체전지가 점유하게 될거라고 생각하는 것 같습니다.

요즘들어서 더욱 화제에 오르는 일도 많아진 전고체 전지!

이놈은 도대체 어떤 스펙이길래? 연일 화제일까요?

차기 프리우스는 전고체 전지를 탑재할 것으로 알려졌다.

먼저 간단하게 부연 설명을 하자면..

현재의 하이브리드 차나 EV에 사용되고 있는 전지에는 이온을 옮기는 기능을 하는 '전해질'이라고 하는 액체가 들어가 있다 가장 알기 쉬운 것은 12 V의 차재용 배터리인 '배터리액=전해질'입니다.

건전지의 경우 젤 상태의 전해질을 사용하고, 리튬 이온 배터리도 내부에 젤 상태의 전해질이 들어 있습니다.

이 전해질 상태가 전지 성능의 발목을 잡는 것입니다.

새어나오면 위험하고(차재의 12 V전지의 전해질은 희황산), 저온이 되면 동결해 이온을 움직일 수 없게 되어 버리며,액체이기 때문에 고온에도 약합니다.

간단히 ' 액체와 젤 상태의 전해질이 약점이라면 고체로 대체해 버립시다'라고 하는 내용이 '전체 고체 전지'입니다.

전체고체전지는 전부 고체로 구성되어 있습니다.

전해질에 의해서 제한되어 있던 성능을 극한으로 끌어 올릴 수 있습니다.

자동차용 전체 고체 전지로 개발되고 있는 대략적인 스펙은 2022년~ 2024년쯤 출시 예정인 첫 세대는 현재 리튬이온전지의 2배 이상의 성능을 가지고 있습니다.

닛산 '리프'급의 차체에 현재의 배터리 공간에 탑재하면, 간단하게 900 km 정도의 항속 거리를 갖게 됩니다.

실제로는 거기까지의 용량등이 불필요 하며, 절반의 전지 탑재량으로도 충분합니다.

2030년에는 급속 충전 3분에
250km 주행이 가능?

전고체전지의 더욱 대단한 점은 급속 충전 성능 입니다.

리튬이온전지는 온도가 0도에서 50도 정도가 적정한 사용환경으로 영하로 떨어질 경우 성능이 낮아지거나 온도가 높으면 수명이 떨어집니다.

온도에 의해 특성이 바뀌는 액체를 사용하지 않는 전고체 전지라면 영하 30도에서 영상100도에도 견디는 포텐셜을 가진다고 합니다.

급속 충전 시 문제가 되었던 배터리 온도 상승에도 강하다는 것입니다.

현재의 리튬이온전지로 가장 빠른 급속 충전은 테슬라가 도입하고 있는 250kWh 타입입니다.

테슬라 타입은 이론상 6분에 25kWh(가솔린의 25L를 이미지화하면 이해하기 쉽다) 충전 됩니다.

주행거리로 환산하면 125km 정도 입니다.

만약 전고체 전지라면 2배 이상의 급속 충전을 수용하는 성능을 지닙니다.

6분만에 250km를 달릴 만큼 전기를 충전할 수 있어서 이미 이것만으로도 압도적인 성능을 보여줍니다.

이와 같은 스펙은 현재 양산하려고 하는 전고체 전지 제1세대 입니다.

2030년쯤에 실용화하는 제2세대의 배터리는 제1세대의 2배의 성능을 가진다고 합니다.

그렇게 되면 배터리 탑재량은 현행 '리프'의 4분의 1로 급속 충전은 3분에 250km 주행 가능하게 되어, 이제 가솔린차와도 경쟁력에 우위에 섭니다.

게다가 가격은 kWh당 1만엔.
리프e+와 같은 62kWh라면 62만엔이면 된다.(일본기준)

배터리 수명도 현재 리튬이온전지의 3배 이상으로 알려져 있습니다.

2030년에 이런 배터리가 실용화되면 더이상 하이브리드 차조차도 승부가 되지 않습니다.

가정용의 태양광 발전 패널과 세트로써 운용을 한다면 탄소 소비는 없는 것입니다.

토요타는 다양한 EV 모빌리티를 구상하고 있다(사진은 LQ).

현재 전고체 전지 개발에 가장 몰입하고 있는 기업이 토요타.

파나소닉을 포함해 압도적인 특허 출원수를 올리고 있어서 일본 정부에서 직접 카본프리 실현을 위해 거액의 개발비용 원조를 결정하고 있는 것 같습 니다.

개발도 순조로운 듯해 보이며, 빠르면 2022년에 등장할 차기형 '프리우스'에 채용하지 않을까 하는 말이 나오고 있을 정도 입니다.

앞으로 자동차 시장은 전고체전지의 등장으로 다시한번 크게 변화할 것이라고 생각합니다.

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