<2026> 황화물계 고체전해질 개발현황 및 시장전망(~2035)
- 대기안정형 Argyrodite계 중심
전고체전지
개발에서 황화물계 고체전해질은 단순한 구성 소재가 아니라 셀의 성능과 제조 가능성을 동시에 결정하는 핵심 플랫폼이다. 황화물계는 현재 알려진 고체전해질 가운데 가장 높은 수준의 Li+이온
전도도를 구현할 수 있고, 산화물계보다 상대적으로 부드러워 전극 입자와 치밀한 접촉을 형성하기 쉽다. 특히 리튬금속, 무음극, 실리콘계
음극과 결합할 경우 기존 액체전해질 전지가 가진 에너지밀도의 한계를 넘어설 가능성이 크다.
기업들의
대응은 이미 소재 탐색을 넘어 원료–고체전해질–셀–차량으로 이어지는 공급망 구축 경쟁으로 전환되고 있다. 일본의 Toyota와 Idemitsu Kosan은 황화물계 고체전해질의 품질, 원가, 생산 리드타임과 공급망을 공동 개발하고 있으며, 2027~2028년 전고체전지 탑재 차량의 초기 상용화를 추진하고 있다.
미국의 Solid Power는 셀을 직접 대량생산하기보다 황화물계 고체전해질 공급과 제조기술 라이선스를 중심으로 사업모델을
구축하고 있다. Solid Power는 삼성SDI·BMW와
협력해 자사의 황화물계 고체전해질을 삼성SDI 셀에 적용하고 차량에서 검증하는 프로젝트를 진행 중이다. 또한 2026년 말 가동을 목표로 연속식 황화물계 고체전해질 파일럿
라인을 구축하고 있으며, 이는 실험실의 배치식 합성에서 연속 혼합·반응·열처리 중심의 산업공정으로 전환되고 있음을 보여준다.
삼성SDI는 삼성요코하마연구소에서 시작한 황화물계 고체전해질을 기반으로 한 고에너지밀도 전고체전지를 개발하며 BMW 및 Solid Power와 실증을 확대하고 있다. 국내 포스코JK솔리드솔루션, 에코프로비엠, 롯데에너지머티리얼즈, 솔리비스, 인켐스, 이수스페셜티케미칼, 정석케미칼, 레이크테크놀로지
등 소재기업들은 고체전해질, Li₂S의 국산화를
추진하면서 배터리업체와 공동평가를 진행하고 있다.
중국에서는 CATL, BYD, Gotion High-Tech 등 대형 배터리기업이 자체 고체전해질 조성, 복합양극 및 셀 구조를 동시에 개발하고 있으며, Ganfeng Lithium과 Tianqi Lithium 등 리튬기업은 Li₂S와 리튬계
원료를 기반으로 공급망 내 영향력을 확대하려는 움직임을 보이고 있다. 앞으로 경쟁의 핵심은 고체전해질
단품의 전도도보다 원료 확보, 대량생산 수율, 고객사 셀과의
적합성, 장기 공급능력으로 이동할 가능성이 높다.
향후 시장은 2026~2028년 파일럿 및 차량 실증, 2028~2030년 제한적
상용화, 2030년 이후 생산 확대의 단계로 전개될 가능성이 높다.
Toyota가 제시한 2027~2028년 상용화 목표는 중요한 이정표이지만, 초기에는 프리미엄 전기차와 소량 생산 차량 중심으로 적용될 가능성이 크다. 이후
휴머노이드, 산업용 로봇, UAM·eVTOL, 항공우주 등
안전성과 경량화의 가치가 높은 분야가 조기 시장을 형성할 것으로 전망된다.
결국 황화물계
고체전해질 산업의 승자는 가장 높은 이온전도도를 발표한 기업이 아니라, 고순도 Li₂S를 안정적으로
확보하고, 고체전해질을 균일한 품질로 대량생산하며, 저압·장수명 셀에 적용할 수 있는 기업이 될 것이다.
본
리포트는 황화물계 고체전해질의 개발에 있어서 지금까지 진행되어온 고체전해질 합성 및 전지에의 적용까지 폭 넓게 기술하고 있으며, 최근에 큰 흐름의 하나인 수분에의 저항력이 향상된 대기안정형 황화물계 고체전해질, 특히 argyrodite계의 합성 및 응용에 이르기까지 deep dive하게 기술하고 있으며, 더 나아가, 황화물계 고체전해질의 출발물질인 황화리튬(Li2S)의
저가격 합성법과 해당 업체의 제품과 현황을 폭 넓게 다루고 있다.
본 보고서의 Strong Point는 다음과 같다.
① 고체전해질을
둘러싼 최근의 기술문제 및 해결방안 내용
② 황화리튬
및 황화물계 고체전해질의 합성 및 특성 분석 내용
③ 황화물계
고체전해질의 제조업체별 최신동향 및 LPSCl계, LGPS계
분석
④ 최근의
핫 이슈인 대기안정형 황화물계 고체전해질 개발 및 현황
⑤ 황화물계
고체전해질 및 황화리튬 생산업체 망라
⑥ 황화물계 고체전해질에
관한 DOE 및 중국 CASIP 프로그램 진행 현황
| 목차 | 페이지 (Page) |
| 1. 고체전해질 종류 및 특성 | |
| 1.1 전고체전지용 고체전해질 | |
| 1.1.1 고체전해질 분류 및 조성 | 10 |
| 1.1.2 고체전해질별 특성 비교 | 14 |
| 1.1.3 고체전해질 종류 및 전기화학적 특성 | 15 |
| 1.1.4 고체전해질별 Li+ ion 전도 메카니즘 | 16 |
| 1.1.5 고체전해질별 각 원소 비율 | 17 |
| 1.2 산화물계 고체전해질 | |
| 1.2.1 산화물계 전해질 속성 및 관련 특성 | 21 |
| 1.2.2 산화물계 전해질의 이온전도도 및 적용분야 | 22 |
| 1.2.3 산화물계 고체전해질 종류 및 특성 | 23 |
| 1.2.4 산화물계 고체전해질의 장점 및 이슈 | 30 |
| 1.2.5 산화물계 전해질의 주요 이슈 해결방안 | 31 |
| 1.3 황화물계 고체전해질 | |
| 1.3.1 황화물계 고체전해질 관련 특성 | 32 |
| 1.3.2 황화물계 고체전해질의 이온전도도 및 적용분야 | 33 |
| 1.3.3 황화물계 고체전해질의 속성 | 34 |
| 1.3.4 황화물계 고체전해질 합성법 비교 | 36 |
| 1.3.5 황화물계 고체전해질 구조 | 39 |
| 1.3.6 Argyrodites 개요 및 특성 | 40 |
| 1.3.7 LGPS 개요 및 특성 | 42 |
| 1.3.8 LPS개요 및 특성 | 44 |
| 1.3.9 Thio-LISICON 개요 및 특성 | 45 |
| 1.3.10 황화물계 고체전해질 이슈 | 46 |
| 1.4 Argyrodite 고체전해질 | |
| 1.4.1 결정구조 및 전도 메카니즘 | 54 |
| 1.4.2 기계적 Ball Milling 제조방법 | 55 |
| 1.4.3 고상 소결법 | 56 |
| 1.4.4 액상 합성법 | 58 |
| 1.4.5 이온전도도 향상전략 : 양이온 도핑 | 60 |
| 1.4.6 이온전도도 향상전략 : 음이온 도핑 | 61 |
| 1.4.7 대기안정성 향상전략 : 산소 도핑 | 62 |
| 1.4.8 대기안정성 향상전략 : 양이온 치환 | 63 |
| 1.4.9 대기안정성 향상전략 : 기타 방법 상세 요약 | 64 |
| 1.4.10 양극 계면 안정성 향상 전략 : 안정적 CEI 설계 | 65 |
| 1.4.11 양극 계면 안정성 향상 전략 : 인공 계면층 도입 | 66 |
| 1.4.12 음극 계면 안정성 향상 전략 : 불소 도핑 | 67 |
| 1.4.13 양극 계면 안정성 향상 전략 : 질소/요오드 도핑 | 68 |
| 1.4.14 에너지밀도 극대화 : 고질량 로딩 양극 및 저압 구동 | 69 |
| 1.4.15 에너지밀도 극대화 : 고체전해질 박막화 기술 | 70 |
| 1.4.16 열화 메커니즘 규명 및 안정성을 위한 설계 원칙 | 71 |
| 1.4.17 다공성 실리카 도입을 통한 수분 안정성 | 73 |
| 1.4.18 고체전해질 열화 메커니즘 규명 및 재생 전략 | 75 |
| 1.4.19 Sn-doped mixed halide argyrodite | 78 |
| 1.4.20 황화물계 고체전해질의 생산 | 79 |
| 1.4.21 톤 단위 규모의 합성 및 확장 전략 | 81 |
| 1.4.22 황화물 고체전해질·황화리튬 산업화 현황 | 82 |
| 1.4.23 글로벌기업 황화물 전해질 개발 현황 | 83 |
| 1.5 할라이드계 고체전해질 | |
| 1.5.1 할라이드계 고체전해질 연구 역사 | 84 |
| 1.5.2 할라이드계 고체전해질 연구 방향 | 85 |
| 1.5.3 할라이드계 고체전해질 연구 현황 | 86 |
| 1.5.4 할라이드계 고체전해질의 진보 및 전망 | 87 |
| 1.5.5 할라이드계 고체전해질 소재 특성 | 88 |
| 1.5.6 할라이드계 고체전해질 소재 특성 | 90 |
| 1.5.7 다른 고체전해질 소재와의 특성 비교 | 92 |
| 1.5.8 할라이드계 고체 전해질의 고 Li 이온 전도성 | 93 |
| 1.5.9 할라이드계 고체 전해질 이온전도도 향상 전략 | 94 |
| 1.5.10 할라이드계 고체전해질: 주요 issues- | 97 |
| 1.5.11 AI활용을 통한 새로운 고체전해질 개발 | 98 |
| 1.5.12 옥시할라이드계 고체전해질 개발 | 102 |
| 1.5.13 Li3InCl6의 산소 포획 및 산소 방출 억제 | 104 |
| 1.5.14 할로겐계 고체 전해질의 열역학적 안정성 연구 | 106 |
| 1.5.15 Al계 할라이드 고체전해질 합성법 | 108 |
| 1.5.16 할라이드 고체전해질/ 양극 계면 연구 | 110 |
| 1.5.17 할로겐 기반 이중 음이온 나트륨 고체전해질 개발 | 115 |
| 1.5.18 옥시할라이드계 고체전해질 | 116 |
| 1.5.19 할라이드 고체전해질의 발전동향 및 Cost 분석 | 117 |
| 1.6 고분자 고체전해질 | |
| 1.6.1 고분자 매트릭스 종류 및 특성 | 118 |
| 1.6.2 고분자 전해질 종류 및 장˙단점 | 119 |
| 1.6.3 고분자 전해질 특성 | 120 |
| 1.6.4 고분자 전해질 이슈 : 낮은 전도성, 안정성 외 | 121 |
| 1.6.5 고분자 전해질 이슈 및 해결방안 | 122 |
| 1.7 고체전해질 호환성 | |
| 1.7.1 전고체 전지 전해질별 특성 및 주요 과제 | 123 |
| 1.7.2 양극-전해질 호환성 이슈 | 124 |
| 1.7.3 음극-전해질 호환성 이슈 | 125 |
| 1.7.4 고체전해질의 탄성 계수와 셀 성능과의 상관 관계 | 126 |
| 1.7.5 충방전이 stack압력과 전류밀도에 미치는 영향 | 127 |
| 1.8 Li2S 특성 및 제조 | |
| 1.8.1 Li2S 기술 및 산업화 현황 | 128 |
| 1.8.2 Li2S 합성 주요 특허 | 129 |
| 1.8.3 Li2S global 제조업체 현황 | 130 |
| 1.8.4 Li2S 제조방법 | 131 |
| 1.8.5 황화물 고체전해질용 Li2S 제조 적합성 | 132 |
| 1.8.6 Li2S의 속성 및 응용 분야 | 133 |
| 1.8.7 Li2S 합성 : 액상 합성법 | 134 |
| 1.8.8 Li2S 합성 : 고체-고체 합성법 | 135 |
| 1.8.9 Li2S 합성 : 기체-고체 합성법 | 136 |
| 1.8.10 Li2S 합성 : Ti 열 환원법 | 137 |
| 1.9 리튬 할라이드(LiCl•LiBr•LiI) 특성 및 제조 | |
| 1.9.1 주요 특성 및 황화물계 고체전해질에 적용 | 139 |
| 1.9.2 LiCl의 특성과 산업적 위치 | 140 |
| 1.9.3 LiBr의 특성과 산업적 위치 | 141 |
| 1.9.4 LiI의 특성과 산업적 위치 | 142 |
| 1.9.5 고체전해질 제조 시 리튬할라이드(LiX) 투입량 | 143 |
| 1.9.6 리튬 할라이드(LiX) 공급/가격 구조 | 144 |
| 1.10 P2S5 특성 및 제조 | |
| 1.10.1 P2S5 개요 및 주요 정보 | 145 |
| 1.10.2 P2S5 의 역할 및 요구되는 품질:고체전해질 합성 | 146 |
| 1.10.3 P2S5 산업제조공정 및 생산 거점 | 147 |
| 1.10.4 P2S5 공급망 관점의 핵심 변수 | 148 |
| 1.11 고체전해질 코스트 및 시장 전망 | |
| 1.11.1 고체전해질 생산 공정 및 원가 분석 | 149 |
| 1.11.2 전고체전지 생산 CAPA(GWh) 전망 | 150 |
| 1.11.3 전고체전지 종류별 생산 CAPA 비율(%) 전망 | 151 |
| 1.11.4 반고체전지 생산 CAPA(GWh) 전망 | 152 |
| 1.11.5 반고체전지 종류별 생산 CAPA 비율(%) 전망 | 153 |
| 1.11.6 전고체전지+반고체전지 생산 CAPA(GWh) 전망 | 154 |
| 1.11.7 전고체전지+반고체전지 생산 CAPA(비율(%)전망 | 155 |
| 2. 전고체전지 핵심 소재 및 기술 동향 | |
| 2.1 전고체전지 핵심 소재 및 기술 동향 | |
| 2.1.1 전고체전지 적용 양극활물질 특성 및 기술 트렌드 | 158 |
| 2.1.2 전고체전지용 복합 양극 개발 동향 | 159 |
| 2.1.3 양극 및 복합양극 제조공정 비교 | 160 |
| 2.1.4 전고체전지용 복합 양극 개발 이슈 | 161 |
| 2.1.5 양극 활물질 표면 코팅 소재 연구 | 162 |
| 2.1.6 LPSCl 코팅된 NCM523 양극 분석 | 168 |
| 2.1.7 코팅 여부에 따른 전극-전해질 계면 비교 | 169 |
| 2.1.8 사이클 이후 셀 분석 : SEM, SEM-EDS, Raman | 171 |
| 2.1.9 양극의 성능 개선 방법 | 172 |
| 2.1.10 Modified된 양극 활물질의 성능개선 | 173 |
| 2.1.11 양극재 습식제조법 | 174 |
| 2.2 전고체전지용 음극 | |
| 2.2.1 전고체전지용 음극 개발 필요성 | 177 |
| 2.2.2 전고체전지용 음극재 기술 개발 이슈 | 178 |
| 2.2.3 실리콘 음극 | 180 |
| 2.2.4 리튬금속 및 Si 음극 processing | 182 |
| 2.2.5 무음극 전극(Anode free, Anodeless) | 190 |
| 2.2.6 Lithium melt deposition process | 196 |
| 2.2.7 3D grid porous LTO thick electrodes | 197 |
| 2.2.8 Modified 음극 활물질의 성능 개선 | 198 |
| 2.2.9 전고체용 음극 집전체 | 199 |
| 3. 고체전해질 적용 전고체전지 셀 | |
| 3.1 고체전해질 적용 전고체전지 셀 | |
| 3.1.1 전고체전지 제조 코스트 | 202 |
| 3.1.2 전고체전지 종류별 스택 압력 요구 조건 | 205 |
| 3.1.3 고체전해질 가공 방법 장∙단점 | 206 |
| 3.1.4 전고체전지 셀 조립 방법 | 213 |
| 3.1.5 전고체전지 vs LIB 제조공정 비교 | 214 |
| 3.2 산화물계 전고체전지 셀 | |
| 3.2.1 산화물계 고체전해질 기반 전고체전지 개발 현황 | 215 |
| 3.2.2 산화물계 기반 전고체전지 셀 구조 및 조성 | 216 |
| 3.2.3 산화물계 전지구조 측면에서 고려 사항 | 217 |
| 3.2.4 산화물계 전지 생산 시 고려 사항 | 218 |
| 3.2.5 산화물계 셀 Concept의 변화 | 219 |
| 3.3 황화물계 전고체전지 셀 | |
| 3.3.1 황화물계 고체전해질 기반 전고체전지 개발 현황 | 220 |
| 3.3.2 황화물계 고체전해질 적용 회사 및 전해질 조성 | 221 |
| 3.3.3 전고체전지 기술과제에 대한 해결방안과 효과 | 222 |
| 3.3.4 황화물계 전지 구조 측면에서 고려사항 | 223 |
| 3.3.5 황화물계 전지 생산 시 고려사항 | 224 |
| 3.3.6 Si/C 복합음극 적용 시 구조측면에서 고려사항 | 225 |
| 3.3.7 Si/C 복합음극 적용 셀 생산 시 고려사항 | 226 |
| 3.4 고분자계 전고체전지 셀 | |
| 3.4.1 고분자계 기반 전고체전지 개발 현황 | 227 |
| 3.4.2 고분자계 기반 전고체전지 구성 | 228 |
| 3.4.3 고분자계 전지구조 측면에서의 고려사항 | 229 |
| 3.4.4 고분자계 전지 생산 시 고려사항 | 230 |
| 3.4.5 고분자계 기업별 산업화 규모 비교 | 231 |
| 3.4.6 전지기술의 과제에 대한 해결방안과 효과 | 232 |
| 4. 고체전해질 제조업체/연구기관 개발 동향 | |
| 황화물계 고체전해질 제조업체 | |
| 4.1 포스코JK 솔리드솔루션 | 236 |
| 4.2 에코프로비엠 | 238 |
| 4.3 롯데머티리얼즈 | 239 |
| 4.4 한솔케미칼 | 242 |
| 4.5 솔리비스 | 244 |
| 4.6 인켐스 | 246 |
| 4.7 씨아이에스(CIS) | 249 |
| 4.8 대주전자재료 | 251 |
| 4.9 나노캠프 | 253 |
| 4.10 엔플로우 | 255 |
| 4.11 동화일렉트로라이트 | 256 |
| 4.12 Mitsui Kinzoku(일) | 258 |
| 4.13 Solid Power(미) | 260 |
| 4.14 Furukawa(일) | 264 |
| 4.15 NEI Corp(미) | 266 |
| 4.16 CATL | 268 |
| 4.17 BYD | 269 |
| 4.18 EVE Energy(亿纬锂能) | 272 |
| 4.19 GCM(광저우자동차그룹) | 274 |
| 4.20 SEVC Power(赛科动力) | 284 |
| 4.21 Reashell Technology(瑞逍科技) | 287 |
| 4.22 Mache Power(马可动力) | 289 |
| 4.23 Jinlongyu New Energy(金龙羽新能源) | 291 |
| 4.24 CASOL Energy Technology(中科固能) | 293 |
| 4.25 Firmli Lithium(屹锂科技) | 295 |
| 4.26 Guyan New Materials(固硏新材) | 296 |
| 4.27 우한텐시커펑 신에너지(武汉天石科丰) | 297 |
| 4.28 Ampcera | 299 |
| Li2S 제조업체 | |
| 4.29 Albermarle | 301 |
| 4.30 Lorad Chemical Corp | 302 |
| 4.31 AMG Lithium | 303 |
| 4.32 이수스페셜티케미칼 | 304 |
| 4.33 정석케미칼 | 306 |
| 4.34 레이크테크놀로지 | 309 |
| 4.35 Stanford Adv. Materials | 311 |
| 4.36 Chengdu Hanpu High-tech Materials | 312 |
| 황화물계 고체전해질 + Li2S 제조업체 | |
| 4.37 Idemitsu Kosan | 314 |
| 4.38 SEMCORP(恩捷股份) | 316 |
| 4.39 Ronbay Technology(容百科技) | 320 |
| 4.40 Gotion High Tech | 321 |
| 4.41 Ganfeng Lithium | 322 |
| 4.42 Tianqi Lithium(天齐锂业) | 324 |
| 4.43 솔리이아이오닉스(한) | 326 |
| 4.44 Hangzhou Kaiyada | 327 |
| 4.45 Yanyi New Materials(硏一新素材) | 328 |
| 글로벌 연구기관 및 국가 프로그램 개발 현황 | |
| 4.46 한국 연구기관의 황화물계 고체전해질 연구개발 현황 | 329 |
| 4.47 한국 주요대학의 황화물계 고체전해질 연구개발 현황 | 331 |
| 4.48 일본 연구기관의 황화물계 고체전해질 연구개발 현황 | 333 |
| 4.49 일본 주요대학의 황화물계 고체전해질 연구개발 현황 | 335 |
| 4.50 미국 연구기관의 황화물계 고체전해질 연구개발 현황 | 337 |
| 4.51 미국 주요대학의 황화물계 고체전해질 연구개발 현황 | 339 |
| 4.52 유럽 연구기관의 황화물계 고체전해질 연구개발 현황 | 341 |
| 4.53 유럽 주요대학의 황화물계 고체전해질 연구개발 현황 | 343 |
| 4.54 중국 연구기관의 황화물계 고체전해질 연구개발 현황 | 345 |
| 4.55 중국 주요대학의 황화물계 고체전해질 연구개발 현황 | 347 |
| 4.56 2nd 중국 전고체 배터리 혁신 및 개발정상 포럼 | 349 |
| 4.57 3rd 중국 전고체 배터리 혁신 및 개발정상 포럼 | 365 |