오랫동안 방치되어 있던 2차전지 개론서. 대충 스스록 읽고 끝내버렸다. 설명없이 전문용어들이 등장하기 일쑤여서 접근성이 높은 책은 아니다. GPT의 도움이 없었다면 더 읽기 어려웠을 것이다.
전지의 기본구조 음극에서 전자가 방출되고, 양극으로는 전자가 들어오는 전류흐름으로 에너지를 발생시킨다
리튬 이온 배터리 1.음극 음극에 있던 리튬이 리튬이온과 전자로 분리된다. 전자는 동박을 통해 방출되고, 리튬이온은 분리막을 통과하여 양극으로 이동한다. 2.분리막 분리막은 저분자 폴리머 등으로 구성되어있다. 전자는 분리막을 통과하지 못하지만, 리튬이온은 분리막을 통해서 양극으로 이동한다. 3.양극 분리막을 통해 들어온 리튬이온은 양극에 저장된다. 4. 충전시 리튬이온은 외부단자를 통해 전자를 흡수. 다시 리튬이 되어 음극으로 돌아간다 4.흔들의자 효과 음극의 리튬이 이온화되어 양극으로 이동했다가, 다시 음극으로 돌아오는 현상을 '흔들의자'현상이라고 한다
삼성 배터리 업체들의 성장 원인
한국의 배터리 제조사(예: LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온 등)들이 일본 기업들(예: 파나소닉, 소니[현 무라타제작소], GS유아사 등)을 뛰어넘거나 적어도 세계 시장점유율 측면에서 우위를 점하게 된 이유는 여러 가지가 복합적으로 작용했습니다. 일본 배터리 기술이 여전히 우수한 부분도 있으나, 한국 기업들이 ‘시장 규모와 점유율’에서 더 빠른 성장을 이루어낸 배경을 몇 가지 핵심 포인트로 정리해 보겠습니다.
1. 전기차(EV) 수요 폭발과 빠른 대응
투자 타이밍 선점
일본 기업들은 과거 소형(IT용) 리튬 이온 배터리에서 강력한 경쟁력을 지니고 있었지만, 전기차용 대형 배터리에 대규모 투자를 결정하는 시점에서 다소 신중한 접근을 택했습니다.
반면, 한국 기업들은 전기차 시장이 커질 것으로 판단하고, 대형 배터리 공장 증설·해외 합작 등에 빠르게 투자했습니다.
완성차 업체와의 협업 강화
LG에너지솔루션은 GM, 현대차, 테슬라(초창기), 폭스바겐 등 여러 완성차 업체와 적극적으로 협업 및 합작사(JV) 설립 계약을 체결했습니다.
SK온 역시 포드·기아 등과 협력하며, 미국 시장에 대규모 배터리 공장을 증설하고 있습니다.
이런 공격적인 공급망 확장은 전기차 시장이 폭발적으로 성장할 때 대량 납품으로 곧바로 연결될 수 있었습니다.
2. 소형 IT기기용 배터리 경쟁력과 그 경험의 확장
삼성전자·LG전자와의 시너지
과거부터 삼성 SDI와 LG화학(현 LG에너지솔루션)은 삼성전자·LG전자의 노트북, 스마트폰 등 소형 전자기기에 들어가는 리튬 이온 배터리를 대규모로 생산·공급해 왔습니다.
고밀도화·소형화·안전성 제어 등 소형 배터리의 기술·품질 노하우를 축적했는데, 이를 전기차용 ‘중대형’ 배터리에 빠르게 확장할 수 있었습니다.
공정·품질 관리 역량
대량생산 체계(스마트폰, TV, 반도체 등)를 잘 갖추고 있었고, 완성된 제조 인프라와 협력사 생태계를 이용해 배터리 분야에서도 공정 효율·원가 경쟁력을 확보할 수 있었습니다.
3. 강력한 정부·금융 지원과 대규모 투자
정부 차원의 R&D 지원
한국 정부는 2000년대부터 2차전지(리튬 이온 배터리) 산업을 전략 산업으로 육성해 왔습니다.
각종 세제 혜택, 연구개발(R&D) 지원 프로그램, 인력 양성 투자 등을 통해 기업들이 대규모 투자를 감행하기 유리한 환경을 조성했습니다.
공격적인 설비 투자와 자금 조달
한국 대기업 그룹 계열사(예: 삼성그룹, LG그룹, SK그룹)들은 그룹 차원에서 배터리 사업을 미래 먹거리로 지정하고 막대한 자본을 투자했습니다.
일본 기업들도 투자 능력이 있지만, 상대적으로 경영 의사결정 구조가 보수적이거나, 과거 소니 등 일부 기업이 배터리 사업 부문을 매각하는 등의 변화가 일어나면서 대규모 투자를 제때 하기 어려웠던 면이 있습니다.
4. 기술 경쟁력과 특허 포트폴리오 축적
NCM·NCA 등 하이니켈(High-Nickel) 배터리 기술
LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온은 에너지밀도(주행거리)와 안전성 간의 균형을 어떻게 맞출 것이냐에 대한 솔루션을 비교적 발 빠르게 제시했습니다.
NCM(니켈·코발트·망간), NCA(니켈·코발트·알루미늄) 등 고니켈계 양극재를 적용하여 에너지밀도 향상에 적극 투자했고, 이로 인해 글로벌 완성차 업계가 한국 배터리를 선호하게 되었죠.
특허 및 원천기술 경쟁
일본 기업(파나소닉, GS유아사 등)도 오래된 배터리 특허 포트폴리오가 있지만, 한국 기업들은 계속해서 신형 폼팩터(파우치·각형), 배터리 재료·공정기술에 대한 특허를 빠르게 늘려 왔습니다.
이는 양극재, 음극재, 분리막, 전해질 등에 대한 내부 개발 및 협력사 육성을 통해 이루어졌고, 결과적으로 **“생태계 전체의 경쟁력”**을 끌어올렸습니다.
5. 시장점유율 측면에서 한국 기업의 약진
SNE리서치, B3 등 시장 조사 업체
세계 전기차 배터리 사용량 기준(2023년 상반기 등 통계)으로 보면, CATL(중국)이 1위, LG에너지솔루션이 2위, BYD(중국)가 3위, 파나소닉(일본)이 4위, SK온이 5위, 삼성SDI가 6위 정도로 나타납니다(연도·분기에 따라 변동 있음).
일본 파나소닉도 테슬라에 대규모 공급을 하며 건재하지만, 전기차 시장이 중국+글로벌 OEM(폭스바겐·GM·현대기아 등)으로 빠르게 확대되면서, 한국 기업들이 이 수요를 상당 부분 흡수해 성장세를 탄 셈입니다.
일본 기업이 ‘추월당했다’고 보는 시각
“기술 수준 자체가 완전히 밀렸다”라기보다는, **“시장 주도권(생산량·글로벌 공급 체계) 면에서 한국 업체가 앞섰다”**라는 해석이 일반적입니다.
파나소닉은 주로 테슬라와 협력하고, 신생 EV업체에 대응이 늦었다는 지적이 있습니다. 반면 LG에너지솔루션·SK온·삼성SDI는 여러 완성차 업체들을 골고루 파트너로 확보해 판매처 다변화에 성공했습니다.
결론
한국 배터리 기업들의 약진은 전기차 배터리 시장 폭발에 맞춰 선제적으로 대규모 투자를 하고, 완성차 업체들과 광범위한 협력을 구축하며, 소형 IT 배터리 사업에서 쌓은 노하우를 적극 확장한 결과라고 볼 수 있습니다.
일본 기업들은 여전히 고밀도, 고품질, 장수명 배터리 기술에서 경쟁력을 갖추고 있으나, 대규모 투자·공급망 확대 전략 면에서 한국 기업들보다 다소 보수적으로 움직이면서 글로벌 시장점유율에서 밀린 측면이 있습니다.
따라서 “일본을 아예 뛰어넘었다”라고 단정짓기보다는, **“시장의 주도권을 한국이 잡게 되었으며, 전기차 시장 급성장 국면에서 한국 기업들의 점유율이 높은 상태”**라고 보는 것이 균형 잡힌 평가입니다.
리튬이온 배터리의 발전사
1970년대: 황화물(TiS₂) 계열 연구를 통해 리튬 금속전지 컨셉이 시작되었으나, 안전성 문제가 심각.
1980년: LiCoO2\mathrm{LiCoO_2}LiCoO2 양극(John Goodenough) + 1980년대 후반 흑연 음극이 도입되면서, 현대적 리튬이온 전지 구조가 확립.
1991년: 소니에서 세계 최초 상업화 → 소형전자기기에 급격히 확산.
1990년대 후반~2000년대: LMO·NCM·LFP 등 다양한 양극 소재 등장, 전해질·분리막·BMS 개선 → 안전성·수명·출력이 크게 향상.
2010년대 이후: 전기차·ESS 등 대형화로 인한 안전성 이슈 해결이 핵심 과제 → 전고체 배터리, 실리콘/리튬메탈 음극, 고니켈·코발트 프리 양극 등 차세대 기술 활발히 개발 중.
