Nikkei Automotive_2023.9 (p30-31)

도요타, 전고체 배터리의 실용화
EV용으로 2027~28년을 목표

도요타자동차는 2027~28년을 목표로, 전기자동차(EV)용 전고체 배터리의 실용화를 추진한다. 이 전고체 배터리는 2026년에 도요타가 도입할 차세대 EV에 탑재하는 액체계 차세대 배터리에 비해, 한번 충전으로 주행할 수 있는 항속거리(이하, 항속 거리)를 20% 늘릴 수 있는 것이다. (공기역학이나 경량화 등 차량 효율의 향상 분을 포함. 항속 거리에 관해서는 이하 동일)

이 차세대 EV에 전고체 배터리를 탑재하면 항속 거리는 1,200㎞ 정도가 될 것으로 보인다. 충전량 10%에서 80%로 급속 충전하는 시간(이하 급속충전시간)도 10분 이하로 단축하는 것을 목표로 하고 있다. 전술한 액체계 차세대 배터리가 20분 이하이므로 절반으로 줄어드는 것이다. 도요타는 비용에 대해서는 정밀 조사 중이라고 말한다.

EV에 전고체 배터리를 탑재하는 데 도전하기로 결정한 이유는 배터리의 내구성을 극복하는 기술적인 브레이크스루를 발견했기 때문이다. 전고체 배터리에서는 충방전에 의해 고체 전해질이 팽창과 수축을 반복한다. 이로 인해 균열이 생기고, 전하를 전달하는 이온이 양극과 음극 사이를 통과하기 어려워지는 일이 있었다. 신기술로 이 과제를 해결할 수 있다.

도요타는 앞으로 비용 과제를 해결하기 위해 양산 공법의 개발에도 착수한다. 미래를 위해서는 더욱 성능을 향상시킨 사양의 전고체 배터리도 개발할 예정으로, 전술한 액체계 차세대 배터리에 비해 항속 거리의 50% 연장을 목표로 한다.

-- 액체계 리튬이온 배터리도 진화 --
차세대 EV에 탑재할 차세대 배터리는 도요타가 퍼포먼스 버전이라고 부르는 것이다. 액체계 리튬이온 배터리에서 에너지 밀도를 높인 각형으로 한다. 양극에는 니켈(Ni), 망간(Mn), 코발트(Co)를 양극활물질의 주성분으로 하는 3원계(NMC)를 적용하고 있다.

도요타의 EV ‘bZ4X’용 현행 배터리와 비교하면 비용에서 20% 절감, 급속충전시간에서는 20분 이하를 목표로 개발 중이라고 한다. 도요타는 액체계 리튬이온 배터리에 관해서는, 퍼포먼스 버전과 함께 보급 버전과 하이 퍼포먼스 버전도 개발하고 있다.

보급 버전은 하이브리드차(HEV)에서 사용하고 있는 바이폴라형 전극 구조를 도입한 리튬인산철(LFP) 배터리이다. bZ4X용 현행 배터리와 비교하면 항속거리에서 20% 연장, 비용에서는 40% 감소, 급속충전시간은 30분 이하를 목표로 개발 중이라고 한다. 보급 가격대의 EV에 탑재하는 것을 검토하고 있다. 실용화 목표 시기는 2026~27년이라고 한다.

하이 퍼포먼스 버전은 하이니켈의 양극과 바이폴라형 전극 구조를 도입한 것이다. 이 하이 퍼포먼스 버전의 실용화 목표 시기는 2027~28년으로 설정했다. 퍼포먼스 버전과 비교하면 항속거리는 10% 연장, 비용은 10% 감소했다. 급속충전시간은 20분 이하로 한다.

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