퀀텀스케이프 ‘22년 2분기 상황 업데이트 : 24레이어셀 개발 및 새로운 OEM 고객 추가

 

차세대 전고체 배터리 제조사인 퀀텀스케이프(Quantumscape)는 최근 2022년의 두 번째 분기 보고서를 발간했다.

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퀀텀스케이프는 차세대 배터리라고 알려진 전고체 배터리를 개발한다는 목표로 2010년에 세워진 회사이다. 10년 넘게 개발을 해왔으나 2020년 세라믹 분리막을 활용해 기술적 진보(major breakthrough)를 이루어 냄으로써 본격적으로 성장의 탄력을 받기 시작했다. 이후 초기 싱글 레이어 프로토타입 배터리 셀을 개발하고 시험을 성공적으로 수행했으며, 제조 라인을 두 배 가량 늘렸었다.

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직전에는 10레이어셀과 16레이어셀 프로토타입도 개발에 성공했으며 이번에 24층 셀 개발에 성공했다고 밝혔다. 지난 2월에 15분 고속충전을 400회 수행한 이후에도 배터리 충전량이 초기의 80% 이상 유지되는 배터리 시험을 업계 최초로 성공적으로 수행했다고 발표를 해서 주가가 급등한 바가 있다.

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이번에는 24레이어셀 뿐만 아니라 다른 사항도 업데이트가 되었다.

 

퀀텀스케이프의 단일, 4, 10, 16층 셀과 유사한 초기 충전량 유지 동작을 보여주는 테스트 결과

 

퀀텀스케이프의 새로운 배터리 셀이 새로운 이정표를 만들다.

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2022년 2분기 보고서에 따르면, 퀀텀스케이프는 새로운 24레이어셀 프로토타입을 성공적으로 개발했다.

 

우리가 만든 24레이어셀 프로토타입은 다양한 형태로 패키징 할 수 있으며, 충전 및 방전시 리튬-메탈 배터리의 팽창 및 수축 특성(리튬 금속의 도금 및 박리 결과)을 수용하도록 설계되었습니다. 개발 작업의 일부로, 우리는 600회 이상의 충전 사이클을 테스트하고 있는 배터리 셀을 포함하여 이 새로운 배터리 패키징 포맷으로 다양한 종류의 레이어셀 테스트 환경을 구축했습니다.

 

최초의 24레이어셀 프로토타입은 샘플A로 명명되어 자동차 제조사로부터의 검증과 최종 생산을 향한 3단계 프로세스를 거치게 된다. 각 주요 샘플링 단계(A, B, C)는 테스트 및 검증을 위해 OEM 고객사에 납품되게 됨으로써 기술적 완성도를 높여가게 된다.

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퀀텀스케이프는 올해 샘플A의 배송이 시작되면 약 18개월 가량 지난 후에 소량 생산 공정을 통해 샘플B를 전달할 수 있을 것으로 보고있다. 샘플C의 경우도 비슷한 시간이 소요될 것으로 예상하며, 퀀텀스케이프 내의 여러 이슈 사항이나 OEM 고객사의 상황에 따라 기간은 달라질 수 있다고 한다.

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※ 자동차 제조사의 납품하기 위한 대량 생산 체제에 들어가기 위해 프로토타입(샘플A) 이후로 B, C의 단계를 거치를 거라고 보며, 각각 18개월씩 소요되므로 샘플C가 전달될 때까지 약 3년 정도가 소요된다고 볼 수 있다.

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배터리 셀 품질 개선과 제조에 있어서의 스케일업

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보고서를 통해 분리막 제조 프로세스가 최근에 개선되었다는 것을 알 수 있다. 이 개선을 통해 기존보다 제품 균일성이 향상되었으며, 이미 업계 최고의 성능(골드 표준 테스트 조건에서 800회의 충전 사이클, 섭씨 25도에서 15분 동안의 고속 충전)을 보였다.

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또한 배터리 셀의 음극에 있는 이온 전도체인 2세대 음극 전해질을 개발했다. 1세대 비해서 향상된 저압성능, 향상된 저온 동작성, 더 나은 고율 지원 및 향상된 셀 신뢰성(better low-pressure performance, improved low-temperature behavior, better high-rate support, and improved cell reliability)을 제공할 것으로 기대한다.

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퀀텀스케이프는 2세대 음극제를 베이스라인 공정에 통합하였으며, 앞서 언급한 분리막 제조 공정 개선사항도 곧 포함시킬 것이다.

 

 

 

 

제조 공정 및 고객사의 확대

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마지막으로 계속해서 확장하고 있는 전고체 배터리 제조 공정에 대한 업데이트를 공유했다.

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Phase 1에서는 분리막 생산 품질과 일관성을 개선하기 위해 노력해왔으며, 이제 Phase 2에서 배터리 셀 자체에도 동일한 엔지니어링 전략을 적용하려고 한다.

 

Phase 2 진행 상의 일환으로 이번 분기에는 납품과 몇 가지 주요 툴에 대한 인증을 완료했습니다. 특히, 우리의 1세대 자동 셀 스태커에 대한 사이트 허용 테스트를 완료했으며, 이는 배터리 셀 조립 프로세스의 첫 단계를 자동화하는 것입니다. 이 새로운 시스템은 처리 능력을 향상시키도록 설계되어 있습니다. 전에는 5분 이상 걸리던 단계를 약 30초 만에 완료할 수 있습니다. 일관된 처리능력은 자동화의 또 다른 이점입니다. 적절하게 구성되고 유지되는 자동화 시스템은 동일한 반복 작업에 대해 배터리 셀의 품질을 향상 시킬 수 있습니다.

 

퀀텀스케이프는 이번 분기에 주간 최대 5,000회 이상의 분리막 필름을 제조할 수 있게 되었지만, 연말까지 주간 최대 8,000회 이상으로 향상시키는 것을 목표로 하고 있다.

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마지막으로 주요 투자자인 폭스바겐 그룹과 긴밀하게 협력을 하고 있는 것과 별도로, 주요 자동차 제조사 중 두 군데의 새로운 계약을 발표했다고 전했다. 아직까지 그 두 업체가 어디인지 공개하지는 않았지만 전기차와 내연기관 자동차를 제조하는 매출 상위 10위권 업체라고만 언급했다.

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이로써, 퀀텀스케이프는 폭스바겐그룹을 포함한 총 6개의 잠재 고격을 보유하게 되었다.

 

 

Quantumscape Q2 2022 report: 24-layer solid-state cells, scaled manufacturing, and two new OEM customers