전고체 시대: 퀀텀스케이프와 폭스바겐의 혁신

1. 요약

• 본 리포트는 퀀텀스케이프와 폭스바겐의 협력에 따른 전고체 배터리의 기술적 특성과 상용화 가능성을 중점적으로 분석합니다. 퀀텀스케이프는 전고체 배터리 B 샘플 생산을 개시한 배터리 스타트업으로, 폭스바겐과의 대량 생산 계약 체결로 주목받고 있습니다. 전고체 배터리는 고체 전해질로 인해 에너지 밀도가 높고 안전성이 뛰어나며, 양사는 이 기술을 통해 전기차 성능을 혁신하려 하고 있습니다. 시장에서는 이러한 협업이 전고체 배터리의 상용화를 앞당길 것으로 기대하지만, 여전히 기술적 난제와 높은 생산 비용이라는 도전 과제가 존재합니다. 업계의 기대감 속에 전고체 배터리의 성능 테스트 결과는 고무적이었으나, 상용화를 위한 실질적 문제 해결이 필요하다는 지적도 나오고 있습니다.

2. 퀀텀스케이프의 전고체 배터리 B 샘플 생산

• 2-1. 전고체 배터리의 정의 및 특징

• 전고체 배터리는 액체 전해질 대신 고체 전해질을 사용하는 배터리 기술로, 에너지 밀도를 효과적으로 증가시키면서 폭발 위험을 크게 줄여줍니다. 이 배터리는 극저온이나 고온을 포함한 다양한 환경에서도 사용이 가능하여 '꿈의 배터리'라고 불립니다.

• 2-2. 퀀텀스케이프의 B 샘플 생산 개시

• 미국 배터리 스타트업 퀀텀스케이프가 전고체 배터리 B 샘플인 'QSE-5 B'의 소량 생산을 시작했습니다. 이는 초기 제품 개발 단계에서 제작된 A 샘플을 보완한 것으로, 고객사에 시제품으로 공급될 예정입니다. 생산된 샘플은 전기차에 탑재되기 위해 테스트를 거칠 것입니다.

• 2-3. 전고체 배터리의 기술적 장점과 시장 기대

• 퀀텀스케이프의 전고체 배터리 B 샘플은 21.6Wh의 전력량을 지원하며, 리터당 800Wh 이상의 에너지 밀도를 구현하고 있습니다. 또한, 15분 내에 배터리 용량의 10%에서 80%까지 고속으로 충전 가능한 기능도 갖추고 있습니다. 회사는 2022년 말부터 24층 구조 전고체 배터리 A 샘플을 공급하기 시작했으며, 2023년에는 폭스바겐의 전기차 배터리 자회사와 셀 제조 라이선스 계약을 체결했습니다. 업계에서는 퀀텀스케이프와 폭스바겐의 협력이 전고체 배터리 기술의 상용화를 앞당길 것으로 기대하고 있지만, 기술적 난제와 높은 생산 비용 등 여러 도전 과제가 상존하고 있습니다.

3. 폭스바겐과 퀀텀스케이프의 협력

• 3-1. 폭스바겐과의 대량 생산 계약 체결

• 미국 스타트업 퀀텀스케이프는 폭스바겐과 전고체 배터리 대량 생산에 관한 라이선스 계약을 체결하였습니다. 이 계약에 따라 폭스바겐의 전기차 배터리 사업 자회사인 파워코는 퀀텀스케이프의 기술을 활용하여 연간 최대 40GWh의 배터리를 생산할 수 있으며, 이를 80GWh까지 확대할 수 있는 옵션이 포함되어 있습니다. 이 계약은 양사의 기존 합작 투자를 대체하는 것으로, 폭스바겐은 퀀텀스케이프가 개발한 전고체 배터리를 더 많은 전기차에 적용할 계획입니다.

• 3-2. 주가 급등의 배경

• 대량 생산 계약 체결 소식에 따라 퀀텀스케이프의 주가는 30.50% 급등하여 7.06달러에 거래되었습니다. 계약 체결 전까지 퀀텀스케이프의 주가는 올해 들어 4.3% 상승하는 모습을 보였으며, 계약 체결 이후 폭스바겐의 지분 가치는 약 4억5천900만 달러로 추산됩니다.

• 3-3. 폭스바겐의 전략적 이점

• 폭스바겐은 퀀텀스케이프와의 협력을 통해 전고체 배터리 기술을 도입하고, 전기차의 주행거리와 충전 속도, 안전성 등의 성능을 혁신적으로 개선할 수 있는 기회를 확보하였습니다. 전고체 배터리는 액체 전해질 대신 고체 전해질을 사용하여 에너지 밀도를 높이고, 화재 위험을 줄일 수 있는 장점을 가지고 있습니다. 이로 인해 폭스바겐은 경쟁력을 강화하고, 전기차 시장에서의 입지를 더욱 확고히 할 수 있을 것으로 기대됩니다.

4. 전고체 배터리의 성능 테스트 결과

• 4-1. 폭스바겐의 전고체 배터리 프로토타입 테스트

• 폭스바겐그룹은 최근 전고체 배터리 프로토타입 테스트에서 고무적인 성과를 거두었다고 발표하였습니다. 이 테스트는 퀀텀스케이프가 제작한 배터리를 통해 진행되었으며, 독일 폭스바겐그룹 산하의 파워코를 통해 실시되었습니다. 테스트 결과, 해당 전고체 배터리는 1000회 이상의 충전 사이클에서도 정상 작동했으며, 배터리 저장 용량의 손실이 5% 미만으로 나타났습니다. 이는 업계 표준인 700회의 충전 사이클과 20% 손실 목표를 뛰어넘는 성과입니다.

• 4-2. 충전 사이클 및 성능 평가

• 테스트에서 확인된 전고체 배터리의 성능은 업계 목표를 초과하여 높은 충전 주기를 견딜 수 있는 잠재력을 보여주었으며, 파워코 CEO인 프랭크 블롬은 이번 테스트 결과가 전고체 배터리 성능을 뒷받침하는 매우 고무적인 결과라고 강조하였습니다. 그는 또한, 장거리 주행 및 초고속 충전, 노화되지 않는 배터리 개발을 최종 목표로 하고 있다고 언급하였습니다.

• 4-3. 업계의 반응 및 상용화 전망

• 다수의 업체들이 전고체 배터리 개발에 참여하고 있으나, 여전히 대량 생산에 대한 우려가 존재합니다. 닛산은 2028년 전고체 배터리의 상용화를 다짐했으나 그 결과가 쉽게 도출되지 않고 있으며, BMW 또한 2030년을 목표로 하고 있지만 대량 생산 전망은 불확실합니다. 도요타 역시 2030년까지 전고체 배터리 대량 생산 목표를 두고 있으나 그 실현 가능성에 의문을 가지고 있습니다.

5. 전고체 배터리 시장의 현황과 도전 과제

• 5-1. 전고체 배터리의 상용화 현황

• 미국 배터리 스타트업 퀀텀스케이프는 최근 전고체 배터리 B 샘플을 생산하기 시작하였습니다. 이 배터리는 고체 전해질을 활용하여 에너지 밀도를 크게 향상시키고, 폭발 위험을 줄여주는 장점을 가집니다. 퀀텀스케이프는 3분기 사업 실적 발표에서 B 샘플 'QSE-5 B'의 소량 생산을 개시했다고 전하며, 이 샘플은 전기차에 탑재될 테스트를 받게 됩니다. B 샘플은 A 샘플의 보완형으로, 양산 결정은 최종적으로 C 샘플까지 고도화 후에 이루어질 예정입니다. 현재 퀀텀스케이프는 배터리 용량 10%에서 80%까지 도달하는 고속 충전 기능과 21.6Wh의 전력량을 지원하는 배터리 제조를 목표하고 있습니다.

• 5-2. 업계 주요 기업들의 연구개발 동향

• 전고체 배터리 기술은 많은 배터리 제조사들에 의해 연구되고 있습니다. CATL, 토요타, LG에너지솔루션과 삼성SDI는 수 년 내에 전고체 배터리를 상용화할 계획을 세우고 있습니다. 특히, 폭스바겐은 퀀텀스케이프와의 협력을 통해 전고체 배터리 프로토타입 테스트에서 고무적인 성과를 나타냈습니다. 최근 테스트에 따르면, 전고체 배터리는 1000회 이상의 충전 사이클에서도 정상 작동하며, 배터리 저장 용량 손실이 5% 미만인 것으로 확인되었습니다. 이는 업계 표준을 웃도는 성과입니다.

• 5-3. 기술적 난제 및 시장의 우려

• 전고체 배터리는 기술적 난제와 높은 생산 비용 등의 도전 과제를 안고 있습니다. 업계에서는 제품 개발 이후의 양산 난이도가 매우 높으며, 비용 문제로 인해 상용화 가능성에 대한 부정적인 시각도 존재합니다. 폭스바겐의 CEO는 배터리의 성능을 개선하려는 지속적인 노력을 강조하면서도, 다수의 업체가 대량 생산에 대해 부정적인 견해를 나타내고 있어 향후 결과가 불확실하다는 입장입니다.

결론

• 리포트는 퀀텀스케이프와 폭스바겐의 협력을 전고체 배터리 기술 상용화에 중요한 사례로 강조합니다. 퀀텀스케이프의 B 샘플 생산과 폭스바겐과의 대량 생산 계약은 업계에서 큰 반향을 일으키며, 양사는 전고체 배터리를 통해 전기차 성능을 향상시키려 합니다. 그러나 높은 생산 비용과 기술적 난제로 인해 상용화 과정에서의 도전 과제는 여전히 존재합니다. 업계 전문가들은 전고체 배터리의 에너지 밀도와 안전성 개선을 위한 지속적인 연구개발이 필요함을 강조하며, 향후 몇 년 내 상용화 가능성을 기대합니다. 실질적 적용 가능성을 높이기 위해서는 지속적인 협력과 혁신이 필수적입니다. 이러한 가운데, 퀀텀스케이프와 폭스바겐의 협력은 전고체 배터리 시장의 발전을 가속화시킬 수 있는 긍정적인 신호로 평가받고 있습니다.

용어집

• 퀀텀스케이프 [배터리 스타트업]: 퀀텀스케이프는 전고체 배터리 기술을 개발하는 미국의 스타트업으로, 폭스바겐과의 협력을 통해 대량 생산을 목표로 하고 있다. 이 회사는 고체 전해질을 사용한 배터리 개발로 인해 높은 에너지 밀도와 안전성을 자랑하며, 전기차 시장의 혁신을 이끌고 있다.

• 폭스바겐 [자동차 제조사]: 폭스바겐은 독일의 글로벌 자동차 제조사로, 전고체 배터리 개발을 통해 전기차의 주행거리와 안전성을 개선하려고 하고 있다. 이 회사는 퀀텀스케이프와의 협력을 통해 전고체 배터리의 대량 생산을 계획하고 있으며, 지속 가능한 이동 수단으로의 전환에 기여하고 있다.

출처 문서

• 美 배터리 스타트업, ‘전고체’ B샘플 생산 시작https://v.daum.net/v/20241024095143443
• 퀀텀스케이프, 폭스바겐과 '꿈의 배터리' 양산 계약…주가 30%↑https://news.einfomax.co.kr/news/articleView.html?idxno=4316848
• 폭스바겐, 전고체 배터리 개발 "최근 테스트 결과 고무적 성능 확인" : 다나와 자동차https://auto.danawa.com/news/?Tab=A&Work=detail&no=5508595