중국, 리튬이온 지배력 추월 위해 3대 배터리 화학물질 연구 지원

중국 공업정보화부는 오늘날 리튬이온 셀보다 에너지 밀도를 두 배로 높일 수 있는 차세대 배터리 3종 화학물질 연구개발에 자금을 지원하고 있다.

중국 공업정보화부(MIIT)는 리튬망간 기반 양극재, 실리콘 기반 음극재, 고체전해질에 대한 연구 지원을 강화하고 있다. 이들 배터리 화학물질은 이미 셀 수준에서 500Wh/kg 이상의 에너지 밀도를 달성한 것으로 확인됐다.

"현재 글로벌 신에너지 차량은 가속화된 발전의 새로운 단계에 접어들었으며, 배터리 안전성, 친환경성 및 내구성에 대한 더 높은 요구가 제기되고 있다"고 MIIT 제1장비산업국 자동차발전처의 마춘성 처장은 6월 30일 열린 2026 중국 자동차 동력전지 혁신연맹 연례 포럼에서 말했다.

세 가지 기술 경로는 각각 다른 병목 현상을 해결한다. 리튬망간 기반 양극재는 기존 니켈-망간-코발트(NMC) 조성보다 더 높은 전압과 용량을 제공하면서 코발트 함량은 낮다. 실리콘 기반 음극재는 대부분의 EV 배터리에서 현재 표준으로 사용되는 흑연보다 리튬 이온을 최대 10배까지 저장할 수 있다. 고체전해질은 가연성 액체 전해질을 고체 물질로 대체해 안전성을 높이고, 에너지 밀도를 더욱 높이는 리튬 금속 음극을 가능하게 한다. 2025년 9월 네이처에 발표된 칭화대학 주도 연구 논문은 준고체전지 파우치 셀이 604Wh/kg 및 1,027Wh/L에 도달했다고 보고했는데, 이는 기존 리튬이온 셀의 일반적인 200~300Wh/kg보다 두 배 이상 높은 수치다. 2025년 1월 네이처 머티리얼즈에 게재된 별도의 연구에서는 약 505Wh/kg의 전고체 리튬-황 셀을 설명했으며, 활성 황 활용률은 87% 이상이었다.

이번 정책 추진은 장기화된 가격 전쟁으로 인해 전체 공급망의 이익이 압박받고 있는 중국 배터리 산업의 마진 압박 속에서 나왔다. CATL, BYD의 핀드림스 배터리, CALB를 포함한 11개 배터리 제조업체는 최근 공급업체 대금 지급 조건을 60일로 제한하는 업계 이니셔티브를 지지했다. 이는 2025년 11월 업계 회의에서 리청성 MIIT 장관이 지적한 과도한 경쟁을 억제하려는 정부의 광범위한 노력의 일환이다.

셀 수준의 수치가 팩 수준의 성능과 같지 않은 이유

실험실 결과와 양산차 간의 격차는 여전히 크다. 셀 수준의 에너지 밀도는 전기화학 단위만을 측정하는 반면, 자동차 배터리 팩에는 케이싱, 냉각 시스템, 배선, 구조 지지대 및 안전 전자장치가 포함되어 사용 가능한 밀도를 20%~40% 감소시킨다. 604Wh/kg 셀이 곧바로 604Wh/kg의 차량용 팩으로 이어지지는 않는다. 그럼에도 불구하고 더 높은 셀 수준 상한선은 엔지니어들에게 주행거리, 무게, 내구성 및 비용 사이에서 더 많은 트레이드오프 여유를 제공한다. 시내 주행용 차량은 동일한 주행거리에 더 가벼운 배터리를 사용할 수 있고, 장거리 차량은 무게 증가 비율 없이 더 많은 에너지를 탑재할 수 있다.

배터리 공급망에 대한 투자 영향

목표 화학물질이 양산에 도달한다면, 1,200억 달러 규모의 글로벌 EV 배터리 시장을 재편할 수 있다. 세계 1위 배터리 제조업체로 시장 점유율 37%를 차지하는 CATL과 16%로 가장 가까운 경쟁사인 BYD는 모두 정부 지원 연구개발 파이프라인의 수혜를 받을 수 있는 위치에 있다. 그러나 이러한 전환은 기존 리튬이온 화학에 최적화된 제품을 생산하는 기존 양극재 및 음극재 공급업체에게는 위협이 된다. 리튬망간 기반 양극재는 코발트 의존도를 낮춰, 이미 2022년 고점 대비 65% 하락한 코발트 가격에 추가 하락 압력을 가할 수 있다. 고체전해질은 액체 전해질 생산업체와 분리막 제조업체를 대체할 수 있다. 세 가지 경로 중 어느 것도 확정된 양산 일정이 없으며, 제조 수율, 사이클 수명 및 비용 측면의 과제는 아직 해결되지 않았다. CATL은 2027년까지 고체전지 양산에 돌입할 것으로 예상한다고 밝혔으며, BYD는 2028년을 첫 고체전지 셀 출시 목표로 하고 있다.

본 기사는 정보 제공 목적으로만 작성되었으며 투자 조언을 구성하지 않습니다.