BYD 전고체 배터리 특허 6건 공개, 2027년 시험 생산 목표

BYD가 전고체 배터리 관련 특허 6건을 추가로 공개했다. 중국 국가지식재산권국(CNIPA)에 공개된 이번 특허에는 소재 구성과 전극 제조, 품질관리 기술이 포함됐으며, 회사는 2027년 소규모 시험 생산을 목표로 개발을 진행 중이다.

계면 저항 개선이 핵심 과제

전고체 배터리는 고체 전해질과 전극 사이 접촉 불량 및 계면 저항이 오랫동안 걸림돌로 지적돼왔다. BYD는 이번 특허에서 크기가 작은 할라이드계 전해질과 상대적으로 큰 황화물계 전해질을 함께 쓰는 구조를 제시했다. 할라이드계는 전기화학적 안정성이 높고 황화물계는 리튬이온 전도 성능이 우수하지만, 두 소재가 직접 맞닿으면 화학반응과 저항이 발생할 수 있다. 이를 막기 위해 두 전해질 사이에 이온전도성 중간층을 배치해 반응을 억제하고 충·방전 수명을 늘리는 방식을 제안했다.

또 다른 특허에는 양극 활물질과 황화물계 전해질 사이에 별도의 고체 전해질을 완충층으로 넣어 소재 간 직접 접촉과 열 발생을 함께 줄이는 구조가 담겼다. 단결정과 다결정 양극재를 이중층으로 구성해, 균열이 적은 단결정을 안쪽에 두고 출력 특성이 좋은 다결정을 바깥쪽에 배치하는 기술도 포함됐다. 이 밖에 금속산화물과 금속황화물을 리튬과 반응시킨 뒤 고체 전해질과 혼합해 소재 간 전기저항을 낮추는 기술도 공개됐다.

양산 위한 품질 기준까지 제시

이번 특허에는 실제 생산을 염두에 둔 품질관리 기준도 포함됐다. 전극 외부에 이온성 액체 습윤제를 더 배치해 이온 이동을 돕고, 양극 입자 둘레의 최소 60%가 전해질 입자와 접촉하도록 관리하는 평가 기준이 제시됐다. 액체 전해질이 빈 공간을 채우는 기존 리튬이온 배터리와 달리, 고체 소재끼리 안정적으로 맞닿아야 하는 전고체 배터리의 구조적 한계를 해소하려는 접근으로 풀이된다.

중국 배터리 전문매체는 BYD가 이번 이중 전해질 양극 구조를 적용한 전고체 셀을 2027년부터 소규모로 생산해 시험 차량에서 검증할 계획이라고 전했다. 다만 BYD는 구체적인 생산 규모나 적용 차종은 공식적으로 밝히지 않았다. 앞서 BYD는 황화물계 전고체 배터리의 소규모 실증을 2027년 전후 시작하고 2030년 이후 대량생산으로 확대하는 방향을 제시한 바 있으며, 배터리 부문은 2024년 시험 생산라인에서 20Ah와 60Ah급 전고체 셀을 제작한 것으로 알려졌다.

실제 양산 여부는 향후 시험 생산과 차량 검증 과정에서 수명과 안전성, 비용, 대량생산 수율에 따라 판가름 날 전망이다.