전고체 배터리 생산공정 관련 특허, 누가 앞서나?

1. 도요타의 전고체 배터리 생산공정 특허 전략: 선도적 기술력과 양산 준비

도요타는 전고체 배터리 분야에서 선도적인 위치를 차지하고 있으며, 특히 생산공정 관련 특허에서 두각을 나타내고 있습니다. 2022년 기준으로 도요타는 전고체 배터리 관련 특허를 1,331건 보유하여 세계 1위를 기록하고 있습니다. 이러한 특허는 배터리 구조, 재료, 제조 공정 등 다양한 분야를 포괄하며, 도요타의 전고체 배터리 기술력과 양산 준비 상태를 보여줍니다.

도요타는 1990년대부터 전고체 배터리를 연구해 왔으며, 2020년에는 전고체 배터리를 탑재한 프로토타입 차량을 개발하여 선보였습니다. 또한, 파나소닉과의 합작 투자사를 통해 고체 기술을 공동으로 연구 개발하고 있습니다. 이러한 협력은 전고체 배터리의 상용화를 앞당기기 위한 전략으로 해석됩니다.

도요타의 특허 전략은 고체전해질의 조성과 물성 최적화, 전극과 전해질 간의 계면 안정화, 고에너지 밀도 구현을 위한 양극 및 음극 소재 설계, 생산 공정의 최적화 등 전고체 배터리 기술의 전 주기를 포괄합니다. 특히, 롤 투 롤(R 2R) 기반 적층형 생산 공정, 저온 소결 기반의 층상 적층 기술, 건식 전극 제조 공정 등은 도요타의 양산 준비 상태를 보여주는 핵심 기술입니다.

도요타는 전고체 배터리의 상용화를 위해 다양한 전략을 구사하고 있습니다. 예를 들어, 전고체 배터리의 핵심 소재인 고체전해질의 생산 공정을 개선하여 생산 효율성을 높이고, 비용을 절감하는 방안을 모색하고 있습니다. 또한, 전고체 배터리의 안전성을 확보하기 위해 전극과 전해질 간의 계면 안정화 기술을 개발하고 있으며, 이를 통해 전고체 배터리의 수명과 성능을 향상하고자 합니다.

이러한 도요타의 전략은 전고체 배터리의 상용화를 위한 기반을 마련하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다. 도요타는 전고체 배터리의 상용화를 통해 전기차 시장에서의 경쟁력을 강화하고, 지속 가능한 모빌리티 설루션을 제공하고자 합니다.

2. 한국 기업의 전고체 배터리 생산공정 특허 동향: LG에너지솔루션과 삼성SDI의 전략

한국 기업들은 전고체 배터리 생산공정 관련 특허에서 빠르게 입지를 넓혀가고 있습니다. 특히, LG에너지솔루션은 2015년부터 2022년 7월까지 전고체 배터리 특허를 700여 건 보유하며 국내 1위를 기록하고 있습니다. LG에너지솔루션은 2015년 45건에 불과했던 전고체 배터리 관련 특허를 2018년에는 200건 이상으로 늘리며 지속적인 연구 개발과 원천 기술 확보에 힘쓰고 있습니다.

삼성SDI는 전고체 배터리 생산공정에서 건식 전극 공정에 주목하고 있습니다. 2024년 9월, 삼성SDI는 중국에서 건식 전극 공정 관련 특허를 포함하여 총 97건의 특허를 확보하였습니다. 건식 전극 공정은 기존의 습식 공정에 비해 빠르게 대규모 양산이 가능하고 비용을 절감할 수 있는 장점이 있어 전고체 배터리 생산에 적합한 기술로 평가받고 있습니다.

또한, 삼성SDI는 충남 천안에 '드라이 EV'라는 이름의 국내 최초 건식 공정 파일럿 라인을 구축하고 시험 생산을 시작하였습니다. 이러한 움직임은 전고체 배터리의 상용화를 위한 준비 작업이 순조롭게 진행되고 있음을 보여줍니다.

한국 기업들은 전고체 배터리의 상용화를 위해 다양한 전략을 구사하고 있습니다. 예를 들어, LG에너지솔루션은 전고체 배터리의 핵심 소재인 고체전해질의 생산 공정을 개선하여 생산 효율성을 높이고, 비용을 절감하는 방안을 모색하고 있습니다. 또한, 삼성SDI는 전고체 배터리의 안전성을 확보하기 위해 전극과 전해질 간의 계면 안정화 기술을 개발하고 있으며, 이를 통해 전고체 배터리의 수명과 성능을 향상하고자 합니다.

이러한 한국 기업들의 전략은 전고체 배터리의 상용화를 위한 기반을 마련하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다. 한국 기업들은 전고체 배터리의 상용화를 통해 전기차 시장에서의 경쟁력을 강화하고, 지속 가능한 모빌리티 설루션을 제공하고자 합니다.

3. 글로벌 기업들의 전고체 배터리 생산공정 특허 경쟁: 일본과 한국의 선도

전고체 배터리 생산공정 관련 특허 경쟁은 일본과 한국 기업들이 선도하고 있습니다. 일본의 도요타는 1,331건의 특허를 보유하여 세계 1위를 기록하고 있으며, 파나소닉(445건), 이데미쓰코산(272건) 등이 그 뒤를 잇고 있습니다. 한국 기업으로는 삼성전자(4위), LG화학(6위), 현대자동차(9위), LG에너지솔루션(10위) 등이 상위 10위권에 포함되어 있습니다.

특히, 한국 기업들은 최근 몇 년간 특허를 대폭 늘리고 있습니다. 2016~2020년 도요타가 취득한 특허 수는 앞선 5년과 비교해 약 40% 늘어난 데 비해, 같은 기간 삼성전자의 특허 수는 2배를 웃도는 수준으로, LG화학은 3배로 각각 증가하였습니다. 이는 한국 기업들이 전고체 배터리 기술 개발에 적극적으로 투자하고 있음을 보여줍니다.

또한, LG에너지솔루션은 전고체 배터리 특허 보유 수에서 국내 1위를 기록하고 있으며, 2015년 45건에 불과했던 특허 수를 2018년에는 200건 이상으로 늘리는 등 빠른 성장세를 보입니다. 삼성SDI 역시 건식 전극 공정 등 생산공정 관련 특허를 확보하며 전고체 배터리 상용화를 위한 준비를 진행하고 있습니다.

글로벌 기업들은 전고체 배터리의 상용화를 위해 다양한 전략을 구사하고 있습니다. 예를 들어, 일본 기업들은 전고체 배터리의 핵심 소재인 고체전해질의 생산 공정을 개선하여 생산 효율성을 높이고, 비용을 절감하는 방안을 모색하고 있습니다. 한국 기업들은 전고체 배터리의 안전성을 확보하기 위해 전극과 전해질 간의 계면 안정화 기술을 개발하고 있으며, 이를 통해 전고체 배터리의 수명과 성능을 향상하고자 합니다.

이러한 글로벌 기업들의 전략은 전고체 배터리의 상용화를 위한 기반을 마련하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다. 글로벌 기업들은 전고체 배터리의 상용화를 통해 전기차 시장에서의 경쟁력을 강화하고, 지속 가능한 모빌리티 설루션을 제공하고자 합니다.

4. 전고체 배터리 생산공정 특허 경쟁의 시사점과 전망

전고체 배터리 생산공정 관련 특허 경쟁은 기술력 확보와 상용화 준비 상태를 보여주는 중요한 지표입니다. 일본의 도요타는 오랜 연구 개발을 통해 선도적인 위치를 차지하고 있으며, 한국의 LG에너지솔루션과 삼성SDI는 빠른 성장세를 보이며 추격하고 있습니다.

특히, 생산공정 관련 특허는 전고체 배터리의 상용화와 대량 생산에 직접적인 영향을 미치기 때문에 기업들의 전략적 투자와 연구 개발이 집중되고 있습니다. 건식 전극 공정, 저온 소결 기술, 롤 투 롤 기반 적층형 생산 공정 등은 전고체 배터리의 생산 효율성과 비용 절감을 위한 핵심 기술로 평가받고 있습니다.

향후 전고체 배터리 시장의 주도권은 이러한 생산공정 기술의 확보와 상용화 시점에 따라 결정될 것으로 예상됩니다. 따라서 기업들은 지속적인 연구 개발과 특허 확보를 통해 경쟁력을 강화하고, 전고체 배터리의 상용화를 앞당기기 위한 노력을 계속할 필요가 있습니다.

또한, 전고체 배터리의 상용화를 위해서는 정부의 지원과 산업 생태계의 구축이 중요합니다. 정부는 전고체 배터리 기술 개발을 위한 연구 개발 지원과 인프라 구축을 통해 기업들의 경쟁력을 강화할 수 있습니다. 산업 생태계는 소재, 부품, 장비 등 전고체 배터리 생산에 필요한 요소들을 공급하고 지속적인 연구 개발과 특허 확보를 통해 경쟁력을 강화하고, 전고체 배터리의 상용화를 앞당기기 위한 노력을 계속할 필요가 있습니다.