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※ 전기차용 배터리 양극재별 비교
배터리는 양극재가격이 아닌 최종 팩가격으로 비교하는 것이 맞지만, 양극재 소재별 가격비교도 의미가 있다고 봅니다.
LFP배터리의 가격적 메리트에 대해서 시장은 매우 높게 평가를 하고 있지만, 양극재 소재가격만을 비교해 본다면 LFP 대비 하이니켈 양극재의 가격경쟁력이 크게 차이가 나지는 않습니다.
LFP대비 NCM 6X(니켈함량 60%)의 가격차이는 약 31%정도이며, NCM 9X(니켈함량 90%)는 12%정도의 차이가 날 뿐입니다.
오히려 긴 주행거리, 높은출력, 고C-rate에서의 안정성, 충방전속도 등을 고려한다면 하이니켈 양극재의 가격대비 성능이 더 높다고 생각합니다.
특히 46파이 하이니켈 배터리가 본격 양산된다면, 배터리 제조단가, 안정성, 양산성이 높아지면서 하이니켈 배터리의 활용도도 높아질 수 있을 것으로 예상됩니다.
※ 아프리카 짐바브웨 리튬산업의 변화
최근 수년간 중국은 아프리카에서 리튬광산 개발을 진행하였으며, 2023년 하반기부터 아프리카에서 생산된 리튬이 중국으로 수입되어져 왔습니다.
상대적으로 저렴한 아프리카산 리튬의 유입은 2023년 하반기 이후 리튬공급 과잉의 한 요인으로 작용되어져 왔었으며, 계속적으로 아프리카산 리튬의 유입은 늘어갈 것으로 예측됩니다.
중국으로 수입되는 아프리카산 리튬의 평균 생산원가는 약 8만위안/톤으로 알려져 있습니다.
아프리카산 리튬이 상대적으로 저렴했던 이유는 아프리카의 낮은 인건비와 낮은 환경관련 비용 때문이었습니다.
그러나 리튬자원에 대한 아프리카 국가들의 관심이 높아지면서 아프리카 리튬산업도 변화될 조짐을 보여지고 있는데,
아프리카 최대 리튬 생산국가인 짐바브웨는 향후 리튬광석(raw lithium ore)의 수출을 제한하고 자국에서 리튬염으로 가공 후 수출하는 정책을 추진중에 있으며, 또한 다양한 환경보호 정책도 추진할 예정입니다.
즉, 리튬의 부가가치를 높여 수출할 예정으로, 이럴 경우 중국이 저렴한 가격으로 수입했던 리튬의 가격도 높아질 것으로 보여집니다.
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짐바브웨의 Carbative Mining Company는 1,300명을 고용하고 있으며, 1년 전 채굴을 시작한 이래약 5만톤의 리튬정광을 수출하였음.
해당 광산은 해외투자자들(중국)에 의해 약 1억달러가 투자되었음.
또 다른 짐바브웨의 리튬광산인 Kama(?) Mining company는 1.5억달러가 투자되어 개발 중에 있음.
짐바브웨는 리튬광산 개발을 통해 국가발전을 도모하고 있으며, 앞으로는 리튬광석의 수출을 제한하고 짐바브웨에서 직접 가공을 한 리튬(리튬염)을 해외로 수출하고자 하고 있음.
또한 환경규제도 강화할 예정인데, 짐바브웨의 리튬광산들은 지금까지 오픈 된 트럭에 리튬광석을 싣고 운반하는 등 환경관련 된 규제가 전혀 없었음.
짐바브웨 정부에 따르면, 리튬가공 산업은 120억달러 가치의 산업으로 성장할 것임.
https://www.voanews.com/a/zimbabwe-seeking-to-profit-through-lithium-processing/7570985.html?utm_medium=affiliate&utm_campaign=VOA-player7570985&utm_source=twitter.com%2F&utm_content=player
※ 2024년 3월 유럽 주요 5개국 전기차 판매량
2024년 3월 유럽 주요 5개국(독일, 프랑스, 영국, 이탈리아, 노르웨이) 전기차 판매량은 18.9만대로 전년동월대비 15.71%, 전월대비 67.92% 증가하였음.
자료인용 : Huaan Securities 발간 “전력설비 주간보고서” (2024. 04. 14)
※ 중국 4월 전기차 판매량 예상치 상회 전망
중국의 2024년 4월 전기차 판매량과 생산량은 3월대비 증가할 것으로 예상되어 전기차 시장의 호황이 지속될 전망.
중국의 전기차 시장 회복세가 현저하며, 4월 전기차 판매량이 시장의 예상을 뛰어넘을 가능성이 있음.
중국 자동차협회에 따르면, 지난 3월 중국 전기차의 생산과 판매량은 각각 86.3만대와 88.3만대로 전년동기대비 28%, 35% 증가하였고, 전월대비로는 86%와 85% 증가하였음.
1월부터 3월까지의 누적 전기차 생산량과 판매량은 각각 211.5만대와 209만대로 전년동기대비 28.2%, 31.8% 증가하였음.
지난 주 탄산리튬가격은 소폭 인상되었으며, 중장기적으로는 공급과잉의 우려가 있으나 단기적으로는 수요 호조로 가격이 상승할 것으로 예상됨.
현재 리튬배터리 산업체인은 재고가 낮은 상황이며 업체들의 실적기대감도 상승하고 있음.
자료인용 : Huaan Securities 발간 “전력설비 주간보고서” (2024. 04. 14)
고마츠 굴착기 가동시간지표(KOMTRAX)는 글로벌 주요 국가 및 지역의 경기상황을 직접적으로 알 수 있게 해주는 지표입니다.
중국의 3월 고마츠 굴착기 가동시간은 93시간으로 전월대비 228.6% 급증하였는데, 이는 1월과 2월 춘절에 따른 기저효과가 반영된 수치이나 3월 이후 중국의 경기 빠르게 호전되고 있음을 나타내주고 있습니다.
중국 전기차 판매도 연초 시장의 예상보다 빠르게 증가하고 있는데, 3월 중국의 전기차 판매량(도매기준) 82만대로 전년동기대비 33%, 전월대비 84% 증가하였습니다.
또한 4월에도 중국 전기차 시장은 전월대비 약 10% 정도 증가할 것으로 예측되고 있는데, 실제로 4월 1일부터 6일까지의 판매량이 전월동기대비 5% 증가하였습니다.
전반적으로 중국의 경기회복이 가시화되어가고 있는 것으로 보여지며, 최근 유가 및 원자재가격 상승의 한 요인으로 작용하고 있습니다.
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※ 2024년 3월 중국 고마츠 굴착기 가동시간
일본 건설기계장비 업체인 고마츠의 굴착기 가동시간 데이터에 따르면, 2024년 3월 중국 고마츠 굴착기 대당 평균 가동시간이 93시간으로 전월대비 228.6% 증가하였으며, 전년동월대비로는 -10.8% 감소하였음.
https://baijiahao.baidu.com/s?id=1796003393801436328
※ 중국 4월 1일부터 6일까지 전기차 판매량
CPCA에 따르면, 2024년 4월 1일부터 6일까지의 전기차 판매량이 전월동기간 대비 5% 증가하였음.
현재까지 중국의 2024년 전기차 판매량(승용차기준)은 1,869,000대로 전년동기대비 35% 높은 수치임.
https://cnevpost.com/2024/04/11/china-nev-retail-97000-in-apr-1-6-2024/
※ 연도별 칠레 구리광산 평균품위 추이
과거 20년간 칠레 구리광산의 평균 품위는 1999년 1.41%에서 2016년 0.65%로 0.76% 하락하였음.
자료인용 : Minmetals Securities 발간 “위험속의 기회 – 리튬가격을 너무 비관하는 것 아닌가” (2024. 04. 08)
※ 중국 리튬염(탄산리튬/수산화리튬) 생산량
2024년 3월 중국의 탄산리튬(배터리급, 산업용) 및 수산화리튬의 생산량은 전기차시장 호조에 따라 빠르게 회복 중에 있습니다.
자료인용 : Minmetals Securities 발간 “월간 신재생에너지 산업 보고서” (2024. 04. 08)
※ 2024년 3월 중국 전기차 판매량
승련회(CPCA)에 따르면 2024년 3월 중국 전기차 도매 판매량은 82만대로 전년동기대비 33%, 전월대비 84% 증가하였음.
완성차 업체들의 제품가격 및 판촉을 통해 전기차 시장이 안정화되며 판매량 증가를 이끌었음.
특히 춘절 영향과 BYD의 가격인하기대 심리로 2월 전기차시장이 주춤했으나 3월부터 시장이 점차적으로 회복되고 있음.
BYD의 3월 전기차 판매량은 30만대로 전년동기대비 46%, 전월대비 150% 증가하였음.
https://baijiahao.baidu.com/s?id=1795779050852076475
※ 글로벌 LiFSI 시장동향
● LiFSI
LiFSI의 가격은 2022년 7월 41.5만위안/톤까지 상승하였다가 2024년 4월 1일 현재 시장가격은 12.25만위안/톤임.
LiFSI는 LFP배터리에서 좀 더 빠르게 사용량이 늘어나고 있으며, 급속충전과 4680배터리가 양산되면 좀 더 빠르게 사용량이 증가할 것임.
2023년기준 글로벌 LiFSI 생산량은 1.27만톤이었으며, Tinci가 전체 글로벌 시장의 55%를 차지하고 있음.
● 2023년 글로벌 LiFSI 점유율
1) Tinci : 55%
2) CATL-SICONG (CATL 자회사) : 16%
3) RoleChem : 12%
4) Chemspec : 6%
5) Capchem : 6%
6) Nippon Shokubai : 2%
7) Yongtai : 2%
8) DFD : 1%
자료인용 : Donghai Securities 발간 “Tinci 보고서” (2024. 04. 02)
※ 2023년 글로벌 및 중국 전해액 시장 점유율
● 2023년 글로벌 전해액 시장 점유율
1) Tinci : 31.2%
2) BYD : 12.9%
3) Capchem : 10.8%
4) 엔켐 (+Kunlun) : 7.9%
5) Guotai : 7.4%
6) Mitsubishi : 4.4%
▷ BYD는 자체 물량
● 2023년 중국 전해액 시장 점유율
1) Tinci : 36.4%
2) BYD : 15.1%
3) Capchem : 12.6%
4) Guotai : 8.7%
5) Kunlun (엔켐 중국자회사) : 5.1%
6) Saiwei : 4.1%
▷ BYD는 자체 물량
자료인용 : Donghai Securities 발간 “Tinci 보고서” (2024. 04. 02)
● 솔브레인홀딩스와 DFD의 LiPF6 JV설립
지난 2024년 3월 5일 중국, LiPF6 생산업체인 DFD(다불다)와 한국 솔브레인홀딩스는 50대50 지분으로 LiPF6생산을 위한 JV인 S6F NEW ENERGY를 설립하기로 하였습니다.
S6F NEW ENERGY의 총 투자금액은 1,300억원(7.01억 위안)이며, 최초 납입자본은 300억원입니다.
S6F의 LiPF6 생산시설은 1만톤 규모로 충청남도 공주에 위치할 예정이며, 생산된 LiPF6는 솔브레인홀딩스의 국내외 전해액 생산시설에서 사용됩니다.
계약의 주요 내용은 다음과 같습니다.
1) 계약 당사자는 다른 당사자의 서면 동의를 얻은 경우에만 합작회사의 주식 전부 혹은 일부를 제 3자에 판매, 양도할 수 있으며, 본 계약을 위반 시 모든 양도는 무효로 간주 됨.
2) 이사회는 5명으로 구성되어져 있으며, 그 중 3명은 DFD측(HFR)이 2명은 솔브레인홀딩스가 임명함.
3) 협의와 관련된 분쟁은 싱가폴 국제중재센터에서 중재되며, 중재지는 싱가폴이어야 함. 중재 언어는 영어여야 함.
주요 계약 내용을 보면 아무래도 계약의 무게추가 DFD에 좀 더 쏠려 있는 것을 알 수 있습니다.
● 솔브레인홀딩스 LiPF6 생산 합작회사 설립의 의미와 한계
이번 솔브레인홀딩스와 DFD의 LiPF6 생산을 위한 합작회사 설립은 전해액의 가장 중요한 원재료인 LiPF6의 내재화 기틀을 마련했다는 점에서 의미가 있으나, 지분구조가 5대5로 미국 IRA FEOC 조항에 부합하지 못한다는 한계도 지니고 있습니다.
솔브레인홀딩스는 DFD와의 협력을 통해 LiPF6 생산을 위한 기술과 운영노하우를 습득하고 이후 자체 혹은 지분율 조정(DFD 지분 25% 이하)을 통한 새로운 생산시설을 통해 북미향 전해액용 LiPF6를 생산할 것으로 보여집니다.
즉, 이번 1만톤 공장에서 생산된 LiPF6는 한국(솔브레인)이나 유럽(솔브레인홀딩스)의 전해액 공장에서 사용하고, 이를 통해 생산 및 운영노하우를 익힌 이후 북미에서 판매되는 전해액용 LiPF6는 자체공장(혹은 지분율 조정된 신규공장)을 새로 만드는 방안을 모색할 것으로 보여집니다.
● 탈중국 LiPF 공급망 확보의 중요성
전해액 업체들에게 LiPF6의 내재화는 향후 북미시장 진출의 핵심 고려사항이 될 수밖에 없는데, 내재화 등을 통한 탈중국 LiPF6 확보가 되어 있지 않은 업체는 아무리 북미에 전해액 공장이 있다 해도 메인 배터리/OEM업체들의 선택을 받기가 어렵습니다.
특히 2025년부터 북미 시장에서는 탈 중국 LiPF6 쇼티지가 예상되기 때문에 이에 대해 준비가 되어 있는 업체와 그렇지 못한 업체들 간의 차이는 더욱 더 확대될 수밖에 없습니다. (이미 확대되어 있습니다.)
엔켐이 가장 빠르게 북미시장에서 사업을 확대하는 이유도 탈중국 LiPF6 내재화가 근간이 되며, 솔브레인홀딩스도 탈중국 LiPF6확보를 위한 준비를 해가고 있는 상황입니다.
개인적인 견해이지만, 북미 시장은 결국 LiPF6 내재화가 되어 있는 업체에 의해 주도될 것이고, 장기적으로는 엔켐과 솔브레인홀딩스 두 업체만이 북미에서 제대로 된 사업을 영위할 수 있을 것으로 보여집니다.
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다불다(DFD)는 2024년 3월 5일, 자회사인 “HFR NEW ENERGY PTE. LTD”와 한국 솔브레인홀딩스와의 합작회사인 “S6F NEW ENERGY CO., Ltd.”를 설립하기로 하기로 심의, 의결하였음.
多氟多新材料股份有限公司（以下简称“多氟多”或“公司”）于 2024 年 3月 5 日召开第七届董事会第十五次会议，审议通过了《关于子公司对外投资设立中外合资公司的议案》，同意公司子公司 HFR NEW ENERGY PTE.LTD（以下简称“HNE”）与 Soulbrain Holdings Co., Ltd.（以下简称“SBH”）签订《合资协议》，共同投资设立合资公司에스식스에프뉴에너지 주식회사（英文名称为 S6F NEW ENERGY Co., Ltd.，暂定名，最终名称以监管部门核定为准，以下简称“合资公司”）。
本次投资事项属于公司董事会审批权限，无需提交股东大会审议。
※ 중국 희토류가격 (2024. 03. 29 기준, 자료인용 : Sinolink Secruities)
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중국 LiPF6 2위 업체인(1위 업체는 전해액업체인 Tinci) DFD의 보고서에 따르면, DFD은 공업용탄산리튬, 무수불화수소(Anhydrous Hydrogen Fluoride), 삼염화인(Phosphorus Trichloride), 수산화나트륨(Sodium Hydroxide)를 사용하는 공법으로 LiPF6를 제조하는 것으로 보여집니다.
참고로 LiPF6의 제조공법은 다양한데 크게, 고순도탄산리튬+무수불화수소+폴리인산공법, 공업용탄산리튬+무수불화수소+오염화인(삼염화인)공법, 불화리튬+무수불화수소+오염화인(삼염화인)공법으로 나뉘어 집니다.
전해액사들은 고객사 배터리 특성에 맞는 LiPF6를 제조 또는 구매하여, 전해액을 만들기 때문에 고객사에 맞는 LiPF6의 안정적 수급이 매우 중요합니다.
또한 해당 보고서에 따르면 나트륨배터리의 핵심 원재료인 NaPF6(육불화인산나트륨) 생산시설과 LiPF6(육불화인산리튬) 생산시설을 활용할 수 있는 것으로 보여집니다.
추후 나트륨배터리에 대한 시장관심이 높아지면, LiPF6업체들에 대한 관심도 함께 높아질 수 있을 것으로 보여집니다.
나트륨배터리에서는 전해액의 원가비중이 26%로 가장 높으며, 전해액 원가구성의 60%가 NaPF6입니다.
참고로 나트륨배터리에서 양극재의 비중은 16%, 음극재는 10%, 분리막은 11%, 알루미늄박 2%입니다.
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※ Huaan Securities “DFD 보고서” (2024. 03. 31)
DFD는 독자공정을 통하여 공업용탄산리튬, 무수불화수소, 삼염화인법을 통해 고순도 LiPF6를 제조하고 있음.
2023년 12월 31일 기준, DFD의 LiPF6 생산Capa는 6.5만톤이며, 중국 뿐 아니라 한국, 일본, 유럽 등 지역에 수출하고 있음.
생산과 판매량은 Tinci와 더불어 1, 2위를 다투고 있음.
나트륨배터리의 핵심 원재료인 NaPF6도 생산하고 있으며, 현재 1,000톤의 Capa를 보유하고 있음.
NaPF6생산은 기존 LiPF6생산시설을 통해 언제든지 전환될 수 있음.
향후 NaPF6는 DFD의 또 다른 주요 생산제품이 될 것.
※ 주간 중국 리튬시장 동향 (2024. 03. 22 – 2024. 03. 29)
● 리튬광석
공급측의 현물은 전반적으로 타이트한 상황이며, 레피도라이트(운모) 가격은 소폭 상승하였음.
지난 주 시장가격이 다소 하락한 가운데, 스포듀민(휘석)의 가격은 제한적이었고 레피도라이트는 수요가 다소 개선되어 가격이 소폭 상승하였음.
당분간 리튬광석의 가격변동 폭은 제한적일 것으로 예상됨.
지난 주 중국 리튬광석 현물가격(품위 4% 원광)은 1350위안/톤이었으며, 호주산 리튬광석(SC6)의 CIF 수출가격은 1100달러/톤이었음.
리튬 광석시장의 현물공급이 타이트한 가운데, 수요측의 구매가 아직은 적극적이지 않지만 공급이 여전히 부족하여 리튬광석 가격은 견조한 상황임.
레피도라이트는 중국 장시지역 운모공장의 가동률이 반등한 가운데 운모 구매 수요가 이전보다 호전되어 레피도라이트 가격이 소폭 상승하였음.
지난 주 해외 리튬휘석 경매낙찰 가격이 시장가격보다 높아 리튬광석 업자들이 가격인상 심리가 강한 상황임.
● 리튬염(탄산리튬, 수산화리튬)
지난주 수요단에서 관망심리가 높아진 가운데 리튬염 가격이 크게 변동하였음.
주초 시장문의가 활발하고 거래가 양호하여 탄산리튬 수요가 괜찮았지만 현물 유통이 타이트하여 거래는 많지 않았음.
일부 리튬염 생산업자들이 높은 가격을 유지하면서 다운스트림은 적극적인 구매에 나서지 않고 있음.
지난 주 배터리급 탄산리튬가격은 10.90만위안/톤으로 전주대비 –3.96%하락하였으며, 공업용 탄산리튬 가격은 10.75만위안/톤으로 -1.4% 하락하였음.
배터리급 수산화리튬 가격은 전주대비 -0.99%하락한 10.00만위안/톤이었음.
지난 주초 리튬염 거래가 활발하였으나, 월말과 주말이 다가올수록 시장의 거래가 줄어들었음.
수요측은 여전히 관망심리가 우세하면 필요 물량만 매입하고 있음.
● 중국 리튬광석 재고
2024년 3월 28일 기준, 중국 항구와 내륙 창고의 리튬광석 재고는 10.5만톤으로 전주대비 0.1만톤 감소하였음.
항구 광석 보유자들의 출하가 적었으며, 탄산리튬가격이 다소 하락하며 탄산리튬 위탁생산업자들의 리튬광석 재고소모가 다소 느려졌음.
환경보호정책으로 인하여 가동률이 줄어들었던 중국 레피도라이트 업체들의 가동률이 반등하여 재고가 내륙창고 재고는 다소 증가하였음.
현재 현물 재고 중 품위 4%이상이 46%를 차지하고 있음.
https://baijiahao.baidu.com/s?id=1794846604387513483
※ 2차전지 폼팩터와 양극소재의 변화 : Part 2. 엔트리 전기차시장 및 ESS (LFP배터리와 나트륨배터리)
흔히들 LFP배터리는 엔트리 전기차에(A세그먼트), 고전압미드니켈은 볼륨시장(B세그먼트)에 그리고 하이니켈은 고급전기차(C, D세그먼트)에 적합하다고 알고 있는데 꼭 그렇지만은 않을 것으로 보여집니다.
나트륨, LFP, 고전압미드니켈, 하이니켈의 방향성과 시장크기는 향후 메탈가격, 그 중에서도 리튬에 가장 큰 영향을 받을 것이며, 이에 따라 하이니켈이 가장 큰 시장을 차지할 수도 있고, 고전압미드니켈과 LFP의 시장이 크게 확대될 수도 있습니다.
전기차는 각 세그먼트에 맞는 가격대가 있고 배터리도 그 가격대에 최적화되어 있는 제품이 필요합니다.
셀의 가격은 Wh당 가격이 중요하며, wh당 가격은 메탈가격에 의해서 결정이 되기 때문에 결국 광물가격이 양극소재들의 미래 시장크기를 결정하게 됩니다.
메탈가격에 따라 하이니켈의 Wh당 가격이 LFP배터리보다 싸질 수도 있기 때문에 소형차에서도 하이니켈 배터리를 사용하는게 더 전기차입장에서는 더 경제적일 수도 있습니다.
결국 전기차/배터리 업체들은 미래 메탈가격을 예측하기 어렵기 때문에 다양한 종류의 배터리들을 준비해야 합니다.
최종적으로는 배터리 팩 가격이기 때문에, 광물가격 외에도 공정기술(건식전극공정 등), CTP, 열관리비용 등도 함께 고려해야 합니다.
나트륨, LFP, 고전압미드니켈, 하이니켈 배터리는 각자의 특성에 따라 가격경쟁력을 확보하고자 하고 있습니다.
나트륨은 리튬을 사용하지 않기 때문에 소재조달(특히 리튬가격 상승 시)에 강점을 지니고 있고,
LFP 또한 철을 주요 소재로 사용하여 상대적으로 저렴하게 소재를 조달할 수 있지만, 리튬 가격상승에 좀 더 취약한 구조를 지니고 있습니다.
고전압미드니켈은 가격이 비싼 니켈의 비중을 줄이고, 탄산리튬 대비 고가인 수산화리튬을 사용하지 않으면서 고전압을 통해 에너지밀도를 높여 가격경쟁력을 확보하고자 하고 있습니다.
하이니켈은 니켈의 함량을 높여 Wh당 에너지밀도를 통해 가격경쟁력을 확보하는 방향으로 가고 있습니다.
각 양극소재는 각자의 방식으로 가격경쟁력을 확보하고, 단점을 보완하고자 하고 있으나 결국 각 메탈가격 추이가 해당 배터리 시장크기를 결정하게 되는 구조입니다.
● 나트륨배터리와 LFP배터리 : 소형차와 ESS 시장에서 경쟁
가장 저가 세그먼트(A등급 이하) 전기차는 주로 나트륨배터리와 LFP배터리가 경쟁을 하게 될 것으로 보이며 특히 ESS시장에서 나트륨배터리와 LFP배터리는 크게 성장해 나갈 것으로 보여집니다.
나트륨배터리는 배터리용 메탈의 핵심인 리튬을 사용하지 않는 다는 장점을 지니고 있어, 리튬가격이 상승하면 나트륨배터리에 대한 수요는 매우 빠르게 상승할 수 있습니다.
하지만 반대로 지금처럼 리튬가격이 하향 안정화된다면 나트륨배터리는 설자리를 찾기 쉽지 않으며 LFP배터리의 경쟁상대가 되지 못할 것으로 보여집니다.
중국 측 자료에 따르면, 탄산리튬가격이 kg당 35 - 40달러 이상이 되면 나트륨배터리의 경쟁력이 크게 높아질 것으로 전망하고 있습니다.
ESS용 배터리도 주로 LFP배터리와 나트륨배터리가 경쟁을 할 것으로 보여지는데, 이 또한 리튬가격에 따라 시장 주도 배터리가 결정될 것으로 보여집니다.
ESS용 배터리는 가격 뿐 아니라 수명도 중요한데, 아직까지 ESS 용도에서는 나트륨배터리의 수명(10년 이하)이 LFP(10-15년이상)대비 열위에 있습니다.
● 현재 생산중인 미국 배터리공장 및 전해액 납품사
1) LG에너지솔루션 & 합작사
- LG에너지솔루션 공장 미시간 (단독) : 솔브레인홀딩스
- 얼티엄셀즈 1공장 오하이오 (GM-LG에너지솔루션 JV) : 엔켐, Capchem(재고물량 소진후 엔켐으로 대체)
- 얼티엄셀즈 2공장 테네시 (GM-LG에너지솔루션 JV) : 엔켐
2) SK온
- SK온 조지아 공장 : 솔브레인홀딩스, 엔켐
3) 테슬라
- 테슬라 캘리포니아 기가팩토리 : Tinci, 미쓰비시-우베(MUIS)
- 테슬라 텍사스 기가팩토리 : 엔켐, Tinci
4) 파나소닉
- 네바다 기가팩토리 : 미쓰비스-우베(MUIS), 엔켐
현재 북미에서 의미 있는 물량의 배터리를 생산하고 공장은 LG엔솔 자체공장(미시간), 얼티엄셀즈 1,2공장(GM-LG엔솔 JV), SK온 조지아공장, 테슬라 기가팩토리(캘리포니아, 텍사스), 파나소닉 네바다 공장입니다.
이들 공장에 전해액을 납품하고 있는 업체는 엔켐(5곳), 솔브레인홀딩스(2곳)과 일본의 MUIS(2곳), 중국의 Tinci(2곳), Capchem(1곳, 재고소진 후 향후 엔켐 물량으로 전량 대체)입니다.
엔켐의 경우, 기사에서 나와 있는 것과 같이 2024년에 테슬라(텍사스), 파나소닉(네바다)에 신규 진입에 성공한 것으로 보여집니다.
https://n.news.naver.com/mnews/article/014/0005171741?sid=101
※ 2024년 3월 중국 전기차용 배터리 생산량 및 설치량
2024년 3월 중국 전기차용 배터리 생산량은 75.8Gwh로 전년동월대비 48.05%, 전월대비 73.85% 증가하였음.
자료인용 : Huaan Securities 발간 “전력설비 주간보고서” (2024. 04. 14)
※ 2023년 글로벌 ESS 설치량
CNESA에 따르면, 2023년 글로벌 ESS 설치량은 45.6GW로 전년대비 124% 증가하였으며, 중국의 비중이 47%(21.5GW)를 차지하였으며, 유럽이 22%(10.1GW), 미국이 19%(8.7GW)였음.
CNESA의 예측에 따르면, 2024년 중국의 ESS설치량은 30.1GW(보수적) 또는 41.2GW(긍정적)으로 전년대비 40%/92% 성장할 것으로 전망하였음.
자료인용 : Huaan Securities 발간 “전력설비 주간보고서” (2024. 04. 14)
※ 주간 중국 리튬시장 동향 (2024. 04. 08 – 2024. 04. 12)
● 리튬광석
시장에서의 실거래가 적은 편이며, 유통업자들이 물량을 내놓지 않고 있음.
제련업체들도 리튬광석을 낮은 가격에 구매하기를 원하고 있는 가운데, 리튬광석의 가격이 전반적으로 안정적으로 유지되고 있음.
지난 주 중국 리튬광석 현물가격(품위 4%)은 1,300위안/톤이었으며, 호주산 리튬정광(SC6)의 가격은 톤당 15달러 오른 1,135달러/톤이었음.
중국내 광산에 대한 환경보호 강화조치로 인한 영향이 점차 감소하면서 장시지역 리튬염 공장의 가동률도 상승하고 있으며 리튬운모(레피도라이트)의 출하도 점차적으로 확대되고 있음.
리튬휘석(스포듀민)은 아직까지 유통업자들이 대량출하를 원하지 않고, 탄산리튬 가공위탁업체에게 위탁가공을 맡기면서 마진을 안정적으로 유지하고 있음.
● 리튬염 (탄산리튬/수산화리튬)
시장에서 현물 유통이 타이트해지면서 리튬가격도 변동성을 보여주었음.
리튬염 생산업체들의 가격인상으로 인해 다운스트림 업체들은 생산업체 외에 유통업자들과의 접촉을 늘리고 있으며 리튬염 현물의 유통이 타이트한 상황임.
단기적으로 리튬염 가격은 소폭 변동할 것으로 보임.
지난 주 탄산리튬 가격은 배터리급은 0.9% 상승한 11.15만위안/톤이었으며, 산업용은 0.46%상승한 10.85만위안이었음.
수산화리튬 가격은 -2.43% 하락하여 10.05만위안/톤이었음.
탄산리튬의 수요가 회복세에 있으며, 2024년 4월 중국 삼원계 양극재의 생산량은 5.54만톤으로 3월대비 2.61%증가하고, 리튬인산철의 4월 생산량도 19.95만톤으로 크게 증가할 것으로 예상되고 있음.
● 리튬광석 재고
4월 12일 기준, 중국 항구와 내륙 창고의 리튬광석 재고는 11.2만톤으로 전주대비 2,000톤 증가하였음.
리튬광석을 보유한 유통업체들은 시장판매가격의 마진이 좋지 못해 리튬광석 매입을 서두르지 않고 있음.
아프리카 현지에서 고품질 리튬광석 공급이 부족하여 당분간 중국으로 들어오는 대규모의 물량은 없을 것임.
현재 현물 재고 중 품위 4%이상이 46%를 차지하고 있음.
https://baijiahao.baidu.com/s?id=1796115672280639820
※ 리튬가격과 기업/광산의 의사결정 (Capex, Opex)
예) 리튬가격과 기업(브라질 Sigma)의 의사결정
1) 탄산리튬가격 1만위안/톤 이하 : 자본지출을 최대한 억제하며 마켓이 살아나기를 기다림.
2) 탄산리튬가격 1-2만위안/톤 : Capex 지출을 연기하며, Opex를 감소
3) 탄산리튬가격 2 - 3만위안/톤 : 공급물량 확대 시작, but 숙련공 부족, 시설/장비 부족
4) 탄산리튬가격 3만위안/톤 이상 : 최대한 생산
▷ 현재구간은 2) “탄산리튬가격 1-2만위안/톤 : Capex 지출을 연기하며, Opex를 감소 구간”임.
향후 2년간 리튬광산의 투자속도가 크게 둔화될 것으로 예상.
기업의 의사결정과 광산 투자 및 중단 결정은 중장기적 관점에서 결정되기 때문에 단기적 탄산리튬가격의 등락과는 다른 프로세스를 지니고 있음.
즉 기업/광산의 의사결정은 후행적임.
리튬가격은 2023년부터 크게 하락하였으나 기업/광산이 실질적으로 자본지출을 줄이는 시기는 2024년 1분기와 2분기가 될 것임.
자료인용 : Minmetals Securities 발간 “위험속의 기회 – 리튬가격을 너무 비관하는 것 아닌가” (2024. 04. 08)
※ 지역별/분류별 리튬 생산원가
▷ 남미 및 칭하이 염호 : 약 20,000 – 30,000 위안/톤 (USD 2,800 – 4,200)
▷ 호주 리튬정광(SC6) : 약 40,000 – 60,000 위안/톤 (USD 5,600 – 8,500)
▷ 아프리카 및 중국 운모(레피도라이트) : 약 70,000 – 100,000 위안 (USD 10,000 – 14,000)
리튬의 생산원가는 지역에 따라 종류(염호, 스포듀민, 레피도라이트 등)에 따라 다르지만 대략적으로 톤당 80,000만위안을 생산원가의 마지노선으로 보고 있습니다.
전통적으로 리튬은 남미 염호 및 호주 광산에서 많이 채굴되어져 왔으나, 2021년 이후 리튬가격이 폭등하면서 아프리카와 중국 내륙(장시성, 칭하이성 중심) 리튬광산의 개발이 본격화되었는데 대부분의 아프리카와 중국 리튬광산(주로 레피도라이트)의 생산원가가 톤당 80,000위안으로 여겨지고 있습니다.
즉, 리튬 가격이 80,000만위안/톤 아래로 하락하게 되면 이들 2021년 이후 개발된 광산들의 경제성이 훼손되며 빠르게 폐광되기 때문에 리튬가격은 매우 특별한 이슈가 아니라면 현실적으로 8만위안/톤 아래로 하락하기는 어렵습니다.
또한 앞으로 개발되는 리튬광산들의 생산원가는 계속 높아지기 때문에 장기적으로 리튬생산원가는 계속해서 올라갈 가능성이 높습니다. 리튬 또한 광산업이기 때문에 초기에 가장 고품질의 채굴난이도가 낮은 자원이 우선 개발되며, 이후 계속해서 채굴난이도와 품질이 저하되면서 채굴비용이 상승하게 됩니다.
자료인용 : Minmetals Securities 발간 “위험속의 기회 – 리튬가격을 너무 비관하는 것 아닌가” (2024. 04. 08)
※ 중국 탄산리튬 수요 및 공급
중국 탄산리튬 시장은 계절적 영향으로 4분기와 1분기에 공급이 수요보다 많으며, 전기차 시장의 성수기를 준비하는 2분기부터 탄산리튬의 수요가 공급보다 많아지는 경향성을 보여줍니다.
2022년은 중국 전기차/2차전지 시장 과열시기로 계절적 영향에도 불구하고 연말연초 수요가 공급을 상회하면서 당시 리튬가격 폭등을 이끌었습니다.
2023년 12월 중국은 탄산리튬 공급 과잉으로 탄산리튬가격이 톤당 9만위안 이하까지도 하락하였으나 이후 수요와 공급의 괴리가 줄어들면서 점차적으로 안정화되고 있는 상황입니다.
3월까지 공급이 수요보다 많은 상황으로 아직까지는 탄산리튬 가격이 빠르게 올라가지는 못하고 있지만, 향후 중국 배터리의 계절적 성수기인 3분기가 다가올수록 공급보다 수요가 많아지면서 탄산리튬가격 상승 폭도 좀 더 빨라질 것으로 예상됩니다.
자료인용 : Minmetals Securities 발간 “월간 신재생에너지 산업 보고서” (2024. 04. 08)
※ 4월 중국 배터리 산업 전망
국내에서 얘기되는 여러 노이즈에도 불구하고 중국 전기차/배터리 산업은 4월에도 높은 성장세를 이어갈 것으로 전망됩니다. (MoM 10% 이상 성장)
이에 따라 리튬가격과 2차전지 소재가격도 점차적으로 상승할 것으로 기대되고 있는데, 아직까지 중국 시장이 글로벌 2차전지시장에서 차지하는 비중이 매우 높아 중국 2차전지 밸류체인의 호조는 국내업체들에게도 호재(판가 상승, 계약 본격화 등)로 작용합니다.
또한 중국 전기차/배터리 산업의 호조로 2차전지 소재가격이 반등하게 되면, 지금까지 미뤄왔던 배터리/소재 계약들이 본격화될 수 있습니다.
2023년 처럼 소재가격이 급격히 하락하는 시기에는 고객사들이 가격이 충분히 하락할 때 까지 장기계약을 미루려고 하는 경향이 강해지지만, 소재가격이 반등할 조짐이 보이면 고객사 입장에서는 하루라도 빨리 계약을 해야 하기 때문에 그동안 미뤄왔던 계약을 진행합니다.
예를 들면, 이번 작년에 나왔어야 했던 엘앤에프의 양극재 계약(SK온, Our Next Energy 등)이 지금 시점에서 체결되었습니다.
앞으로 중국 경기호조로 원자재(리튬, 니켈, 구리 등) 및 2차전지 소재 가격이 반등한다면 장기간 미뤄졌던 배터리/소재 장기계약들이 본격화 될 것으로 보여집니다.
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전기차 업체들의 3월 판매량은 전월대비 증가하였고, 4월에도 생산량이 증가하여 전기차/배터리 섹터의 호조세는 지속될 것으로 예상됨.
4월 리튬배터리 산업체인의 생산량은 전월대비 10%이상 증가할 것으로 예상됨.
탄산리튬가격은 중장기 공급과잉 우려가 있으나 수요 호조 및 낮은 가격으로 리튬가격은 하락하지는 않을 전망.
현재 리튬배터리 산업체인은 재고가 낮은 상태로, 실적기대감 및 산업 경기가 호조를 보이고 있음.
企销量同环比增长，4 月排产提升，板块景气度有望持续。3 月各车企销量同环比增长，4 月锂电产业链排产显著提升，环比+10%以上，板块景气度有望持续。本周碳酸锂震荡，中长期供给过剩，短期需求好转及挺价情绪或支撑锂价。
目前锂电产业链持仓低位，业绩预期收敛及行业景气潜在上行或可带动估值修复，建议优先关注高壁垒的电池和高镍环节。
자료인용 : Huaan Securities 발간 “리븀배터리 산업체인 전망” (2024. 04. 07)
※ 주요 LiPF6생산방법 비교 (유기용매법 & 불화수소용매법)
● 유기용매법
1) 생산방법 : 리튬(Li) 및 PF5(5불화인산)를 유기용매에 용해시켜 연속반응을 일이켜 LiPF6를 생산
2) 장점 : 작업환경이 좋아 수율이 높으며 대규모 양산시 생산비용이 낮음. HF(불화수소)용매 방법에 비해 부식성 물질 사용이 적어 장비운용 효율이 높음.
3) 단점 : PF5는 용매와의 부반응이 일어나기 쉽고, 제품의 불순물 제거가 어려워 액상 LiPF6리튬 제조에 적합
4) 주요 기업 : Tinci, 후성, 센트럴글라스
● 불화수소(HF)용매법
1) 생산방법 : LiF(불화리튬)을 무수불화수소에 녹여 균질화된 LiF용액을 제조한 이후, PF5(5불화인산) 가스를 LiF용액에 주입하여 LiPF6를 생산
2) 장점 : 공정이 간단하고 결정화 후 불순물 함량이 적으며 순도가 높음
3) 단점 : HF의 강한 부식성으로 인해 장비 및 파이프라인에 대한 요구사항이 까다롭고, 에너지비용이 높아 생산비용이 높음.
4) 주요 기업 : DFD
자료인용 : Donghai Securities 발간 “Tinci 보고서” (2024. 04. 02)
※ 전기차의 방향성을 제시한 현대 GV90 네오룬 (eM 플랫폼)
● GV90 네오룬 스펙
배터리 : 용량 113Kwh / 하이니켈 구반반 롱셀 적용 예상
충전속도 : 10 – 80% 구간 15분이내
주행거리 : 환경부기준 600km (WLTP기준 약 800km, 중국 CLTC기준 약 900km)
주요 특징 : B필러제거, 스윙도어, CNT면 발열체 활용, 1열시트 회전, 슬라이딩시트, 가변 스티어링 휠, AI기반 실시간 차량/배터리 안전진단, 5가지 모듈식 모터시스템 등
● 전기차와 공간혁명
개인적으로 2차전지를 투자하고 집중적으로 공부하는 이유는 전기차에 대한 확신이 있기 때문입니다.
스마트폰이 전화기를 넘어 디바이스의 통합(+컴퓨터+TV+오디오+카메라+게임기 등)을 통해 인류의 삶을 바꾸는 혁신을 이루었던 것과 마찬가지로, 전기차도 운송수단을 넘어 생활공간(휴식+엔터테이먼트+업무 등)의 통합으로 이어져 스마트폰 이상으로 인류 삶의 패턴을 바꿀 수 있는 잠재력을 지녔다고 생각하고 있습니다.
전기차의 게임체인저로 자율주행을 많이들 생각하고 있지만, 공간혁명이야 말로 전기차의 진정한 가치가 될 것이라고 보고 있습니다.
이동시간 외(자동차가 움직이지 않는 시간)의 시간을 전기차 안에서 사용함으로써 전기차의 가치는 극대화 될 것입니다.
하이브리드(HEV/PHEV)나 수소차 등이 미래차로서 전기차의 대안이 될 수 없다고 생각하는 이유도 운송의 특화된 내연기관의 엔진과 트랜스미션 베이스의 자동차는 공간의 확장으로 이어지기 어렵기 때문입니다.
1) 내부 공간활용이 극대화되어야 함. (B필러리스, 시트의 자유로운 이동, 더 넓은 공간 활용 등)
2) 운행하지 않는 시간에도 자동차의 모든 기능을 사용할 수 있어야 함.
내연차는 내부기기를 활용하기 위해서 공회전을 해야 하고, 이는 배기가스 배출과 같은 환경적 문제 뿐 아니라 엔진의 진동 등으로 인한 불편함 등이 발생합니다.
3) 자유로운 전자기기의 이용과 이를 뒷받침하기 위한 충분한 전력 (V2L, 대용량 배터리 등)
전기차 만의 높은 공간활용성, 안락함과 정숙성, 전기사용의 편리함이 공간혁명을 가능하게 해줄 수 있습니다.
지금까지의 전기차는 환경문제 대처, 연료비 및 운영유지비용 감소, 좀 더 높은 퍼포먼스(제로백, 높은 출력 등)의 장점을 지니고 있었지만 혁명이라고 부르기는 아직까지 애매한 감이 있었습니다. 가스레인지가 전기인덕션으로 변화한 정도
● 전기차의 방향성을 제시한 현대 GV90 네오룬 (eM 플랫폼)
현대차와 기아가 차세대 플랫폼인 eM과 eS를 적용한 네오룬과 PBV라인업(PV5, PV7, PV1)은 향후 전기차가 나아갈 방향을 제시해줬다고 보고 있는데, 특히 이번에 발표된 GV90 네오룬은 전기차가 공간혁명으로 연결될 수 있는 가능성을 제시해주고 있다고 보여집니다.
네오룬은 B필러를 제거하고, 1열시트 회전, 유연한 의자 레이아웃(슬라이딩시트), 가변가능한 스티어링 휠 등을 통해 실내공간 활용 및 개방감을 높였고, 온돌개념을 채용한 CNT발열체의 복사열을 사용하여 전기차의 바닥부터 시트까지 온도를 조절하고 습도 및 조도까지 조절할 수 있게 해주었습니다.
네오룬은 전기차가 운송수단을 넘어 거주공간으로 활용하고자 하는 노력이 담긴 차이며, 이는 앞으로 자동차 이용의 패턴이 바뀌는 혁신적인 시도라고 할 수 있습니다.
네오룬이 처음에는 옴니아와 같은 모습을 보여줄 수 도 있지만, 삼성이 옴니아를 발판으로 갤럭시를 통해 애플과 함께 스마트폰 혁명을 이끌었던 것 처럼 네오룬도 전기차 혁명을 위한 발판이 될 것으로 보여집니다.
현대의 E-GMP, 폭스바겐의 MEB, GM의 얼티엄 플랫폼 등과 같은 현재까지의 과도기적인 1세대 전기차 플랫폼은 앞으로 현대/기아차의 eM/eS와 같은 2세대 전기차 플랫폼으로 진화하면서 전기차의 성능 및 활용도가 급변할 것으로 보고 있습니다.
그리고 이러한 흐름을 이끌어가는 업체와 그렇지 못한 업체들의 미래는 과거 스마트폰 시장이 태동하였을 때 애플/삼성과 노키아/LG전자/모토로라의 길과 비슷할 것입니다.
https://www.youtube.com/watch?v=uE0-hJW4OgE&t=64s
https://www.genesis.com/kr/ko/genesis/concept-car/genesis-neolun-concept.html
https://blog.naver.com/nihil76/223269019022
※ 중국 희토류 및 희토류영구자석 월간 수출량 (자료인용 : Sinolink Secruities)
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※ 2024년 3월 중국 전기차 판매량
CPCA(乘用车市场信息联席会)에 따르면, 2024년 3월 중국 전기차 도매 판매량은 82만대로, 전년동기대비 33%, 전월대비 84% 증가하였습니다.
2024년 3월의 근무일수는 21일로, 2023년 3월의 23일대비 이틀이 적었음에도 YoY로 33% 증가하여 중국 전기차 시장이 연초 시장 예상치를 크게 상회하고 있습니다.
업체별로는 BYD가 301,631대로 판매량 1위를 차지하였으며, 테슬라가 89,064대, ChangAn이 52,900대, Geely가 44,791대로 뒤를 이었습니다.
통상 상반기는 전기차 판매 비수기이나 중국 당국의 전기차 판매촉진 정책(소비쿠폰 등)과 최근 중국 소비심리 회복이 중국 전기차 판매량 증가에 우호적환경을 조성한 것으로 보여집니다.
82만대의 전기차 판매량은 전기차 판매 성수기인 2023년 하반기 수량과 비슷한 수량으로 2024년 중국 전기차 시장 성장률은 기존 예상치를 상회할 것으로 보여집니다.
참고로 2023년 9월 전기차 도매판매량은 83.5만대, 10월은 88.9만대 였습니다.
https://news.10jqka.com.cn/20240402/c656540742.shtml
※ 2024년 3월, 호주 리튬광석 경매
지난 2024년 3월 18일부터 27일까지 있었던, 호주(Pilbara, Mt. Marion, Wodgina) 리튬정광(SC6) 3.5만톤의 평균낙찰가격이 톤당 1,232달러를 기록하였습니다.
또한 브라질 Sigma 광산의 리튬정광(SC6) 2.2만톤의 낙찰가격도 1,160달러였습니다.
2024년 3월 29일 기준, SMM의 호주산 리튬정광(SC6)의 중국 CIF 가격이 1,110달러임을 감안하면 이번 1,232달러의 낙찰가격은 시장거래가격대비 11% 높은 가격입니다.
이는 현재 리튬구매업자들이 향후 리튬가격이 상승할 것을 예상하고 있다는 것을 의미합니다.
자료출처 : Joe Lowry “X 게시자료”
※ 2차전지 폼팩터와 양극소재의 변화 : Part 3. 볼륨마켓과 고급전기차 시장 (LFP, 고전압미드니켈, 하이니켈)
● LFP배터리, 고전압미드니켈배터리와 하이니켈배터리 : 메탈가격과 불륨시장에서 경쟁
볼륨시장(주로 B세그먼트) 전기차는 LFP배터리와 고전압미드니켈배터리를 중심으로 메탈 가격에 따라 하이니켈배터리도 해당 시장에서 경쟁할 것으로 보여집니다.
전기차 업체들이 최근 가장 집중하고 있는 시장으로 해당 시장의 전기차는 가격과 성능 두 마리의 토끼를 한 번에 잡어야 하는 가성비가 중요한 시장입니다.
해당 시장은 메탈에서는 리튬가격(탄산리튬, 수산화리튬)과 니켈가격이 중요하고, 에너지밀도 측면에서는 4680폼팩터, 단결정 양극재(고전압미드니켈), 니켈 함량, 실리콘음극재 등의 기술발전도 중요합니다.
즉, 메탈 가격 뿐 아니라 기술에 의한 원가절감도 매우 중요하여 메탈가격과 기술의 최적화를 통해 가장 높은 가성비를 내야 합니다.
메탈시장은 예측이 매우 어려운 시장으로, 특히 리튬은 수요와 공급이 밸런스를 맞추기 어려운 광물로 가격 변동성이 매우 큰 특징을 가지고 있습니다.
때문에 리튬가격이 올라가면 수많은 업체들(특히 영세사업자들)이 광산개발에 뛰어들어 일시적 공급과잉을 만들다가 리튬가격이 하락하면 자본비용을 견디지 못해 빠르게 철수하고, 수요가 살아나면 다시 공급부족 사태가 발생하기 쉬운 구조를 지니고 있습니다.
리튬자원은 과잉재고로 인한 가격폭락과 재고부족으로 인한 가격폭등이 매우 빈번하게 발생하여 예측이 매우 어려운 광물입니다.
심지어 수요와 공급 요인으로 인하여 지금처럼 탄산리튬가격이 수산화리튬가격보다 높아지는 상황도 발생할 수 있습니다.
일시적인 현상으로 보고 있지만, 예를 들어 ESS시장이 크게 성장하여 탄산리튬의 수요가 더 많아지고, 아프리카 등지에서 리튬광산 개발이 빠르게 진행된다면 수산화리튬가격이 탄산리튬가격과 장기간 비슷하게 유지될 가능성도 존재합니다.
장기간에 걸쳐 수산화리튬가격이 탄산리튬가격과 비슷해진다면 이는 다시 하이니켈 배터리의 시장 확대에 긍정적 영향을 줄 수 있습니다.
하지만 하이니켈 시장이 확대되면 또 다시 수요 문제로 수산화리튬 가격이 상승할 것입니다. 즉, 메탈시장은 수요와 공급에 따라 끊임없이 가격이 변하는 시장이라는 것을 이해해야 합니다.
니켈도 리튬보다는 정도는 심하지 않지만 변동성이 큰 광물로 니켈가격은 하이니켈배터리 시장에 큰 영향을 줄 수 밖에 없는데 니켈가격이 올라가게 되면 고전압미드니켈 시장이 좀 더 성장할 것으로 보여집니다.
최근 저품위 니켈(산화강)을 통한 배터리급 고순도 니켈 가공기술이 발전(니켈매트 및 고압산침출법 등)하면서 배터리용 니켈의 수급환경은 많이 양호해진 상황입니다. 이는 하이니켈배터리 시장 확대에 긍정적 요인 중 하나입니다.
리튬의 가격 예측이 어렵기 때문에 전기차/배터리 업체들은 특정 소재에 의존하기 어렵고, 하이니켈, 고전압미드니켈, LFP 배터리를 모두 준비하고자 할 것입니다.
테슬라, GM, 현대차, 폭스바겐 등 여러 전기차 업체들은 다양한 배터리를 조달하기 위해서 계속해서 노력할 것으로 보여집니다.
북미 시장도 삼원계배터리 뿐 아니라 LFP배터리(전기차용과 ESS용 모두)에 대한 니즈가 계속해서 커져갈 것으로 보여집니다.
때문에 한국배터리 업체들도 LFP배터리에 대한 준비가 빠르게 되어야 하며, 북미 완성차 업체들도 한국업체 뿐 아니라 중국업체와의 LFP 협력을 어떤 형식으로 든(라이선스 생산 등) 추진해 나갈 것으로 보여집니다.
그리고 이러한 흐름은 메탈가격의 흐름에 따라 빨라지기도 느려지기도 할 것입니다.
● 하이니켈배터리 : 고급 전기차 시장(C세그먼트 이상)과 46파이 배터리
성능(충전속도, 퍼포먼스, 자율주행, V2L 등)과 주행거리가 중요한 고급세단, SUV, 픽업트럭 등 시장은 하이니켈배터리를 중심으로 성장해 나갈 것으로 보여집니다.
이들 시장은 가격보다는 성능에 좀 더 초점이 맞춰져 있기 때문에 높은 에너지밀도와 차량 무게 감소가 중요합니다. 그리고 이를 충족시켜줄 수 있는 배터리는 하이니켈배터리입니다.
하이니켈 배터리의 방향성에 있어 46파이 폼팩터가 중요하다고 보고 있는데,
CTP/CTC적용, 열관리 우수성, 안정성, 실리콘음극재 등 신기술 적용 용이성 등은 위에서 충분히 설명해 놓았기 때문에 이를 참고하시면 됩니다.
아직은 시간이 걸릴 것으로 예상되지만, 리튬메탈 음극재 등 차세대 기술이 가시화 되면 하이니켈배터리 시장의 성장속도는 훨씬 더 빨라질 것이며, 전기차 뿐아니라 UAM, 로봇 등 다양한 분야로 빠르게 확대될 것으로 보여집니다.
※ 2차전지 폼팩터와 양극소재의 변화 : Part 1. 파우치와 46파이 배터리
현재 2차전지 산업은 폼팩터(원통형, 파우치, 각형)와 양극소재(LFP, 고전압미드니켈, 하이니켈, 나트륨)에서 본격적인 변화가 일어나는 시기로 보여집니다.
폼팩터에서는 4680/46파이 원통형배터리가 화제의 중심에 있으며, 양극소재에서는 나트륨, LFP와 고전압미드니켈(단결정), 하이니켈이 각자가 안정성과 성능(주행거리, 충전속도 등) 그리고 가격의 최적화를 모색하고 있습니다.
폼팩터의 변화와 양극소재는 서로 밀접한 연관성을 지니고 있다는 점이 흥미롭습니다.
● 파우치와 46파이 배터리
바로 얼마 전까지 파우치형 배터리가 미래 배터리시장의 주요 폼팩터로 자리잡을 것이라는 의견이 많았습니다.
파우치형 배터리는 상대적으로 노칭앤스태킹 공법과 가벼운 무게로 셀 자체의 에너지 밀도를 높이기가 용이하였으며, 탭을 크게 하여 배터리 출력을 높일 수가 있고, 와인딩 공법 대비 전자가 이동하는 길이를 줄여 내부저항을 낮출 수가 있었습니다.
또한 다양한 모양과 크기로 제작이 가능하여 높은 공간 효율성을 지녀 차세대 배터리 시장의 메인 폼팩터가 될 것으로 예상되었습니다.
단점으로는 타 폼팩터 대비 CTP(Cell to Pack) 적용이 어렵고, 제조공정이 어려워(노칭앤스태킹) 생산성이 낮은 점이 있었지만 극복 가능할 것으로 여겨 져왔습니다.
그러나 니켈 함량이 계속 올라가면서 파우치 배터리의 커다란 문제점이 두드러지게 되었는데, 그 점은 배터리 셀에서 만들어지는 가스를 배출하기 어렵다는 것입니다.
니켈 함량이 높아질수록 배터리 내부의 가스가 발생이 많아지는데 파우치형은 원통형/각형이 가지고 있는 가스제거 장치인 벤트가 없어 시간이 지날수록 화재위험성이 높아지는 문제점이 부각 되었습니다. 참고로 파우치의 소재인 알루미늄은 화재 발생 시, 발화를 더욱 촉진시키는 작용을 하기도 합니다.
이런 점은 특히 니켈함량 90%에 근접하거나 넘어가는 울트라하이니켈에서 이러한 현상이 두드러졌습니다.
이런 문제점으로 인하여 파우치 배터리의 열관리에 더 신경을 써야 했으며, 단결정 양극재를 적용하거나 양극재 자체를 도핑하는 등 추가적인 비용들을 지불해야 했습니다. 또한 배터리 용량을 높이기 위한 실리콘음극재 적용 비율확대 등 신기술 적용도 예상보다 더디게 진행되었습니다.
이러한 상황에서 46파이 배터리의 양산성 문제 해결 조짐이 나타나면서 46파이 배터리의 장점이 하이니켈 양극재의 문제의 해법을 제공하여 주었습니다.
46파이 배터리는 기존 2170, 1865 원통형배터리 문제점인 출력문제(탭리스 구조로 극복), 배터리 셀 관리의 어려움(크기를 키워 셀 개수를 획기적으로 줄임) 등을 해결함과 동시에 원통형 배터리의 장점인 와인딩 공법을 통한 높은 생산성, 니켈도금강판을 통한 화재 및 충격 안정성, 벤트를 통한 내부 가스제거의 용이성을 동시에 확보할 수 있습니다.
특히 46파이 배터리는 기존 배터리(2170/1865)대비 전류전도거리를 획기적으로 줄여 저항을 2mΩ로 10배 이상 감소시킬 수 있었습니다. 내부 저항 감소는 배터리 열관리를 용이하게 만들어, 열관리가 핵심인 하이니켈 양극재 및 실리콘음극재 적용확대에 최적의 조건을 제공할 수 있습니다.
또한 46파이 배터리를 사용하면 하이니켈에서 단결정 양극재를 사용하지 않아도 되는데(사용할 수도 있음), 이럴 경우 양극재의 제조원가를 낮출 수 있고 출력을 높일 수도 있습니다. 단결정 양극재를 사용하면 리튬이온의 이동속도가 저하되어 출력이 낮아지는 문제점도 있습니다.
그 외 46파이 배터리는 CTP, CTC(Cell to Chassis) 적용에도 타 폼팩터 대비 수월합니다. 이미 테슬라는 4680배터리를 통해 CTC를 적용하고 있습니다.
향후 하이니켈 배터리는 46파이 배터리를 통해 더욱 확대될 것으로 여겨집니다.
● 파우치형 배터리와 고전압미드니켈 양극재
46파이 배터리의 등장이 파우치형 배터리 시장의 축소를 가져올 것이냐 하면 그렇지 않을 것으로 보여집니다.
46파이 배터리가 하이니켈을 중심으로 확대될 가능성이 높아졌다면, 파우치형 배터리는 고전압미드니켈과 같은 미드니켈과 LFP(전기차 및 ESS)를 중심으로 성장할 것으로 보여집니다.
미드니켈은 에너지밀도를 높이기 위해 전압을 높이는 방법을 사용(고전압미드니켈)하고자 하고 있습니다. 전압을 높이면 에너지밀도가 증가(Wh = Ah X V)합니다.
그러나 전압을 높이게 되면 양극재에 균열이 발생하게 되는데, 이를 단결정을 통해 해결할 수 있습니다. 때문에 고전압 미드니켈에서는 단결정 양극재의 사용이 매우 중요합니다.
또한 LFP에서 파우치 사용은 LFP배터리의 가장 큰 문제점 중 하나인 무게를 줄여주는데 도움을 줄 수 있으며, LFP를 사용한 ESS에서도 파우치를 사용하여 소재가격을 낮출 수도 있습니다.
LG에너지솔루션은 ESS용 LFP배터리에 파우치 타입을 적용하고 있습니다.
파우치는 향후 시장 규모가 좀 더 큰 볼륨시장이나 ESS시장에서 좀 더 많이 사용되면서 성장할 것으로 보여집니다.