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퀀텀스케이프 – 해시넷

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Attention Required! | Cloudflare

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퀀텀스케이프, 전고체 배터리 성능 테스트 결과 공개…2024년 상용화 박차

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“퀀텀 스케이프, 전기차 너머로 사업 확장” – 연합인포맥스

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퀀텀 스케이프

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퀀텀스케이프, “음극재 필요 없는 전고체 배터리, 2025년 양산 계획”

인터배터리 ‘더배터리컨퍼런스’ 강연

아심 후사인 퀀텀스케이프 CMO

“LFP/NMC 배터리 에너지밀도 2배 향상 가능”

퀀텀스케이프 로고

퀀텀스케이프가 2025년까지 전고체 배터리를 양산해 폭스바겐에 납품할 계획이다. 이를 위해 분리막 공정을 개선하고 배터리 기술 개발에 집중하고 있다. 퀀텀스케이프의 전고체 배터리 기술이 기존의 리튬인산철(LFP) 및 니켈·망간·코발트(NMC) 배터리에 적용되면 에너지밀도가 2배가량 향상될 전망이다.

아심 후사인 퀀텀스케이프 최고마케팅책임자(CMO)는 17일 인터배터리 2022의 부대 행사인 ‘더배터리컨퍼런스 2022’에서 ‘퀀텀스케이프의 리튬-메탈 배터리 시장 진출 전략’란 주제강연에서 이같이 밝혔다.

후사인 CMO는 폭스바겐과의 합작사 QS-1을 통해 2025년 20기가와트시(GWh) 규모 전고체 배터리를 생산해 폭스바겐에 납품할 계획이라고 말했다.

후사인 CMO는 퀀텀스케이프의 기술로 배터리의 에너지밀도를 2배가량 증가시킬 수 있다고 말한다. 퀀텀스케이프의 기술로 LFP 배터리 에너지밀도를 기존 300Wh에서 600Wh 수준으로 개선할 수 있다는 주장이다.

또, LFP배터리와 비교해서 에너지밀도가 높지만 가격이 비싼 NMC 배터리도 에너지밀도를 기존의 600Wh 수준에서 1000Wh로 높이고 비용은 낮출 수 있다고 덧붙였다.

퀀텀스케이프가 에너지밀도를 크게 높일 수 있는 이유는 독자적인 배터리 설계 방식 때문이다. 퀀텀스케이프의 전고체 배터리는 음극재가 없다. 음극재의 역할을 고체 상태의 분리막 위에 형성된 리튬메탈층이 대신한다.

기존의 리튬이온 배터리는 양극재·음극재·분리막·전해질로 구성돼 있다. 배터리 내부의 리튬 원자가 음극과 양극을 오가며 충/방전이 이루어진다. 퀀텀스케이프 배터리는 음극재가 필요 없어서 그만큼의 공간을 다른 물질로 채워 에너지밀도를 끌어올릴 수 있다는 것이 퀀텀스케이프의 설명이다.

퀀텀스케이프는 이런 방식이 여러 장점을 가진다고 말한다. 우선, 음극재를 만들지 않아서 음극재 생산 라인이 필요 없다. 기존 음극재의 재료인 흑연이나 실리콘이 차지했던 공간을 제거해 에너지 밀도를 50~80%가량 높일 수 있다. 고속 충전이 가능하다. 음극재로 인한 부정적인 화학 반응도 일어나지 않아 배터리 수명이 늘어난다. 또, 퀀텀스케이프의 고체 분리막은 가연성이 없어 화재에도 안전하며 생산 비용을 절감할 수 있다는 주장이다.

아심 후사인 퀀컴스케이프 CMO가 독자적인 배터리 셀 생산기술을 소개하고 있다.

퀀텀스케이프는 배터리 셀을 다층 레이어 구조로 개발하고 있다고 밝혔다. 퀀텀스케이프의 배터리 셀은 고체 상태의 분리막 양쪽 측면에 양·음극용 집전체가 나누어져 있다. 퀀텀스케이프는 이 배터리 셀을 겹쳐서 2스택으로 만들었다. 퀀텀스케이프는 4층, 10층, 16층 셀 적층 방식을 개발했다고 밝혔다. 퀀텀스케이프는 레이어의 층수에 관계없이 단층 셀과 거의 동일한 성능(프로파일)을 낼 수 있다고 말한다.

후사인 CMO는 “우리는 분리막 공정을 개선하고 배터리 기술 개발을 완료하는 것에 모든 노력을 기울이고 있다”며 “대량생산 역량과 프로세스를 개발하고 이를 기가팩토리로 확장할 예정”이라 말했다.

한편, 퀀텀스케이프는 지난 2010년 설립한 미국 전고체 배터리 스타트업이다. 본사는 캘리포니아 산호세 지역에 있다. 전고체 배터리 기술 관련 200여건 이상의 특허를 보유중이다. 폭스바겐이 전략적투자자(SI)로 있다. 폭스바겐과의 합작사(JV) QS-1을 통해 20기가와트시(GWh) 규모 전고체 배터리 공장을 건설 중이다.

후사인 CMO는 분산발전솔루션 업체 블룸에너지의 상업전략/고객경험 및 마케팅/고객경험 부문 부사장으로 근무했다. 버지니아대학 매킨타이어스쿨(MBI 과정) 졸업 후 하버드 경영대학원 석사 학위를 취득했다.

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퀀텀스케이프, 500회 충전 16층 전고체 전지 생산

전고체 전기 개발업체 퀀텀스케이프(QuantumScape)가 2022년 4월 26일, 주주들에게 보내는 편지를 통해 500회 충전 주기와 증가된 분리막 필름 생산이 가능한 16층 고체 전지를 생산했다고 밝혔다. 퀀텀스케이프는 또한 세 번째 주요 자동차 제조업체와 계약을 체결했다고 덧붙였다. 제조업체를 공개하지 않았지만 사전 파일럿 생산에서 5MWh 용량의 셀을 공급할 것이라고 공개했다. 이 계약은 또한 미국에서 연간 최대 50GWh의 전지 생산 능력을 갖춘 합작 투자를 설립할 수 있는 기반을 마련했다고 회사는 전했다.

여기에 더해 2022년의 핵심 목표는 분리막 필름 생산을 주간 최대 8,000개 이상으로 끌어 올리는 것이다. 2021년 4분기에는 2,000개 미만이었던 것에 비해 2022년 1분기에는 3,700개 이상의 주간 시작을 기록했다고 밝혔다.

샘플은 올해 말 이전에 검증을 위해 자동차 제조업체에 납품될 예정이라고 한다. 이것이 수십개의 레이어로 구성될 것이라고만 명시하고 있는데 납품 시점에는 24개의 레이어로 도약할 수 있다고 보고 있다. 그런 다음 B 샘플 셀은 2023년에 테스트에 들어갈 예정이다. 무엇보다도 양산 공정이 이미 사용되고 있다는 점에서 A 샘플과 다르다. 퀀텀스케이프는 산호세 의 QS-0 파일럿 라인 에서 A 및 B 샘플을 만들 계획이다.

퀀텀스케이프는 2021년 7월 말 이전의 단층 및 4층 전지를 대체한 10층 전지 테스트를 시작했다. 올해 초에는 전고체 리튬 금속 배터리 셀이 400번의 15분 급속 충전 후에도 초기 에너지의 80% 이상을 유지한다는 데이터를 발표 했다. 이번 주주에게 보낸 편지에는 500회 충전이 가능하다고 되어 있다.

한편 폭스바겐은 지난 2021년 4월, 전고체 배터리 개발을 위해 투자하고 있는 미국 퀀텀스케이프가 투자 조건을 충족해 2020년 약속한 투자를 추가로 진행한다고 발표했다. 폭스바겐은 2012년 1억 달러를 투자해 퀀텀스케이프의 지분 5%를 인수 전고체 배터리 개발에 참여했다. 그리고 2020년 6월에는 추가로 2억 달러를 투자했다.

퀀텀스케이프, 전고체 배터리 성능 테스트 결과 공개…2024년 상용화 박차

[더구루=오소영 기자] 폭스바겐의 파트너사 미국 퀀텀스케이프가 전고체 배터리 테스트 결과를 발표하며 긴 수명과 우수한 성능을 재입증했다. 이번 테스트 결과를 토대로 오는 2024년 양산에 속도를 낸다는 방침이다.

퀀텀스케이프는 28일(현지시간) 리튬 메탈 형태의 전고체 배터리 테스트 결과를 발표했다. 국제표준화기구(SO/IEC)의 인증을 받은 미국 오리건주 비버튼 소재 연구소 모바일 파워 솔루션즈(Mobile Power Solutions)에서 테스트를 수행했다.

테스트 결과 퀀텀스케이프의 전고체 배터리는 25°C 상온에서 충·방전을 800번 반복한 후에도 80% 이상의 배터리 용량을 유지했다. 1시간 안에 충·방전이 가능하며 매 주기마다 100% 충·방전됐다. 이번 결과는 퀀텀스케이프가 작년 12월 배터리 쇼케이스에서 처음 발표한 성능과 일치한다.

자그딥 싱(Jagdeep Singh) 퀀텀스케이프 공동 창업자 겸 최고경영자(CEO)는 “작년 쇼케이스에서 보고한 사이클링 성능을 다시 확인하게 돼 기쁘다”며 “이번 테스트 결과를 기반으로 당사의 제품 로드맵 목표를 달성하고 고객에게 배터리 셀을 공급하는 데 집중하겠다”고 밝혔다.

전고체 배터리는 액체 전해질을 사용한 기존 리튬이온 배터리와 달리 고체를 활용한 제품이다. 저온에서 출력이 안정적이고 에너지밀도가 높다. 시장조사기관 SNE리서치는 전고체 배터리 시장이 올해 2GWh에서 2025년 16GWh, 2030년 135GWh로 성장할 것으로 예상했다.

퀀텀스케이프는 전고체 배터리 분야의 선두주자다. 200개가 넘는 관련 특허를 보유했다. 작년 12월 싱글레이어 배터리셀 기술을 발표한 후 두달 뒤 4층, 올해 7월 10층 다층셀 개발을 마쳤다. 10층 다층셀은 충·방전 200 사이클 동안 96% 이상의 용량을 유지했다. <본보 2021년 8월 17일 참고 퀀텀스케이프, 전고체배터리 속도 개선…상용화 한발 더>

퀀텀스케이프는 내년 수십층 구조까지 개발해 2024년 상용화한다는 목표다. 전고체 배터리는 최소 12층 이상의 다층셀 기술이 적용된 것으로 알려졌다.

설비 투자도 확대하고 있다. 퀀텀스케이프는 미국 캘리포니아에서 첫 번째 파일럿 생산라인 ‘QS-0’ 구축을 추진하고 있다. 지난 4월 19만7000제곱피트 규모 시설의 장기 임대 계약을 맺었다. 폭스바겐과 합작사를 통해 독일 북부 공업도시인 잘츠기터에 연간 생산량 1GWh 규모의 공장도 짓고 있다. 향후 20GWh로 확대할 계획이다. 폭스바겐은 공장 설립을 지원하고자 지난 3월 1억 달러(약 1170억원)를 추가 투자했다. 총 투자액은 3억 달러(약 3510억원)에 달한다.

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