올해 초, 핀란드 스타트업 Donut Lab은 상업적 대량 생산이 가능한 세계 최초의 전고체 배터리 출시를 공식 발표했습니다. 이 배터리의 사양은 폭발적입니다. 에너지 밀도는 400Wh/kg에 달하고 5분 만에 완전히 충전할 수 있으며 충전 및 방전 주기 횟수는 최대 100,000회에 달해 기존 리튬 이온 배터리의 '상한 5,000회'를 훨씬 초과합니다. -30°C ~ 100°C의 극한 범위에서 용량 유지율은 여전히 99% 이상이며 충전 효율은 온도에 영향을 받지 않습니다.
최근 핀란드 국영 연구 기관인 VTT 기술 연구 센터에서 전고체 배터리를 독립적으로 테스트한 결과 다음과 같습니다.
11C 속도 + 이중 라디에이터: 배터리 셀은 4.5분 만에 80%까지 충전되고 표면 온도는 26.5°C에서 최고 온도 63°C로 상승합니다. 5C 속도 + 단일 라디에이터: 배터리 셀이 완전히 충전되고 온도가 27°C에서 61.5°C로 상승합니다. 5C 속도 + 이중 라디에이터: 시작 온도는 23.4°C이고 피크 온도는 47°C에 불과합니다.
보도에 따르면 이 전고체 배터리는 이온 전도성이 높은 고체 전해질과 특수한 전극 구조를 사용해 11C의 극한 충전 속도를 구현해 전고체 배터리의 빠른 충전과 용량 감소 사이의 모순을 해결한 것으로 알려졌다.
11C 고속 충전에서도 최대 배터리 표면 온도는 63°C에 불과해 리튬 배터리의 열 폭주 임계값(보통 >100°C)보다 훨씬 낮으며, 듀얼 라디에이터 구성을 통해 온도를 47°C까지 더욱 낮춰 차량 안전 표준을 충족할 수 있습니다.
또한 기존 리튬 배터리의 복잡한 냉각 시스템과 압력 유지 장치가 필요 없어 배터리 팩 설계의 복잡성과 비용을 크게 줄이면서 안전성을 향상시켰습니다.
그러나 11C 속도 + 단일 라디에이터만 사용한 테스트(최소한의 열 관리에 가장 가까운 구성)에서 셀 표면 온도가 90°C 안전 차단 임계값에 도달했으며 VTT가 강제로 테스트를 중단했다는 점에 유의해야 합니다. 연구진은 4분 동안 냉각시킨 뒤 열전도율을 높이기 위해 셀을 라디에이터에 더욱 단단하게 고정한 뒤 테스트를 다시 시작했다.
이번에는 90°C 트리거 보호가 중요하다는 보고가 있습니다. Donut Lab은 이전에 이 배터리에는 능동 냉각이 필요하지 않다고 홍보했지만 11C 고속 충전에서는 단일 라디에이터를 사용한 수동 열 관리만으로는 충분하지 않습니다. 실제 차량 시나리오에서 지속적인 11C 고속 충전에는 필연적으로 특정 열 관리 설계가 필요합니다.
계획에 따르면 도넛랩 전고체 배터리는 올해 1분기 버지 TS 프로(Verge TS Pro) 전기 오토바이에 최초로 상용화될 예정이며, 2027년 자동차급 양산 달성을 목표로 다수의 자동차 제조사와 협력을 협의 중이다.
