로보틱스앤오토메이션뉴스가 처음 보도한 전망에 따르면, 휴머노이드 로봇 배터리 수요는 2037년 10.5 GWh에 이를 것으로 보인다. NMC 기반 리튬 이온 배터리가 여전히 가장 널리 쓰이는 가운데, 전고체 배터리와 리튬-황 배터리는 더 높은 에너지 밀도를 내세우지만 생산이나 수명 측면의 걸림돌로 휴머노이드 로봇 도입이 늦어질 수 있다.
현재 휴머노이드 로봇에 가장 널리 사용되는 배터리 화학 조성은 NMC 기반 리튬 이온이다. 에너지 밀도와 급속 충전 가능성, 우수한 수명, 그리고 상용화 단계에 도달했거나 임박한 기술 성숙도를 고루 갖췄다.
NMC 양극의 니켈 함량을 높이면 에너지 밀도를 개선하고, 공급이 제한적이며 값비싼 코발트에 대한 의존도를 낮출 수 있다. 다양한 분야에서 이미 널리 사용되고 있어 현재 휴머노이드 시장의 성장에 필요한 NMC 배터리는 충분히 공급되고 있다. 반면 LFP 양극은 휴머노이드 로봇의 전반적인 요구를 충족하기에 충분한 에너지 밀도를 제공하지 못한다.
전고체 배터리는 ~400-500+ Wh/kg의 에너지 밀도를 제공한다. 가연성 액체 전해질을 고체 전해질로 대체하면 셀의 안전성이 높아진다. 분리막을 없애면 소재를 더 촘촘하게 배치해 체적 에너지 밀도를 높일 수도 있다. 그 결과 휴머노이드 로봇 배터리에서 활물질을 넣을 공간이 늘어나 더 많은 에너지를 저장하고 가동 능력을 확장할 수 있다.
전고체 배터리의 대량 생산은 2020년대 말까지 시작되지 않을 전망이다. 신뢰성 있는 고체 전해질의 대량 생산과 전극 및 고체 전해질 간 접촉 문제는 여전히 해결되지 않아 휴머노이드 로봇에 도입되기까지는 몇 년이 더 걸릴 수 있다.
차이는 분명하다. NMC는 현재의 공급 여건과 기술 성숙도를 갖춘 반면, 차세대 배터리 화학 조성은 더 높은 에너지 밀도의 잠재력을 지니지만 각각 도입에 걸림돌이 있다. 리튬-황 전지는 금속 리튬 음극과 탄소/황 양극을 결합한다. 이 방식은 이론상 에너지 밀도가 높고, 풍부하고 저렴한 황을 활용해 배터리 비용을 낮출 가능성도 있다.
짧은 수명과 급속 충전을 견디지 못하는 특성은 리튬-황 배터리의 확산을 가로막는다. 두 문제 모두 반복되는 사이클에서 활물질을 소모시키는 폴리설파이드 셔틀 현상과 관련이 있으며, 이로 인해 배터리 팩을 더 자주 교체해야 한다. 상용화는 2030년대 초반까지 이뤄지지 않을 것으로 예상되며, 2037년에도 리튬-황 배터리가 시장에서 차지하는 비중은 작을 전망이다.