전기차 배터리 /부품동향

전기차 배터리 /부품동향

출처:  아틀라스 산업연구소 2019년 4월

(http://blog.naver.com/atlasstock/221524377125)

 

글로벌 전기차 수요가 확대될 것으로 전망되고 있다. 전기차는 4차산업혁명의 핵심산업이라 평가할 수 있다. 전기차는 5G와 융합하여 커넥티드 카로 진화할 전망이다. 전기차는 중장기적으로 자율주행차의 핵심 인프러로 성장할 것으로 보인다.

전기차는 기존 엔진자동차보다는 생산이 쉽기 비교적 용이하기 때문에 다양한 기업들이 전기차 생산에 뛰어들 것으로 보고 있다. 하지만, 전기차의 핵심인 배터리제조는 가격과 품질면에서 지속적인 연구개발을 해 나가야 할 것으로 보인다.

전기차 배터리는 초기에는 LCO, LFP에서 이제는 NCM. NCA로 진화하고 있다. 더 나아가서 전기차 배터리는 '전고체전지'로 진화하여 장기적으로는 '리튬공기전지' 로 진화 할 것으로 전문가들은 보고 있다. 특히 전기차배터리는 일반 IT부품과 다르게 안전이 매우 중요한 위치에 있다. 이에 따라 자동차 부품은 쉽게 바뀌지 않는다.

 

글로벌 전기차 수요전망

 

전기차 배터리 양극재

전기차 배터리는 양극재, 음극재, 전해질등으로 구성된다. 양극재는 배터리 성능과 원가에 큰 영향을 미친다.

 

●양극재는 삼원계에서 니켈함량이 매우 중요하다.

삼원계는 니켈, 코발트, 망간을 말하고, 니켈 함량이 증가하면, 에너지 밀도 증대하나 니켈이 화학적 활성도가 높아 안전성 감소한다.

●삼원계는 원가비중이 가장 큰 코발트 함량을 줄여 원가절감 추진

전기차 배터리 양극활물질

●양극활물질은 LCO, LFP, LMO, NCM, NCA등으로 구분

LCO에서 코발트 일부를 니켈, 망간 또는 알루미늄으로 대체한 것이 NCM과 NCA이고, NCM은 니켈코발트망간, NCA는 니켈코발트알루미늄을 말한다. LMO은 리튬몰리브덴을 말한다.

●LFP는 리튬인산철

철을 사용하여 저렴하고, 안전성이 우수하나 에너지 용량확대에 한계가 있다

●NCM는 니켈 코발트,망간

NCM523은 니켈비중5, 코발트비중 2, 망간비중3, NCM622는 니켈비중6, 코발트비중 2, 망간비중2를  의미한다. 니켈비중이 높을수록 에너지 비중 증대로 원거리 주행이 가능하나 안정성이 감소한다..

시장에서는 LFP사용이 감소하고, NCM523 및 NCM66의 사용이 증가하고 있다.

●2018년 전기차 배터리용 양극활물질 종류별 점유율(SNE Research)은

LFP28%, NCM523 23%, NCA17%, NCM622 11%, NCM111 11%, LMO 3%로

LFP, NCM111, LMO 점유율 하락하고, 고밀도인 NCM523과 NCM622의 사용량 급증

●2021년까지는 NCM523과 NCM622가 주류를 이룰 것이고 그 이후는 NCM811, NCA 확산될 전망이다

NCM811관련 업체는 에코프로비엠, 엘엔에프, NCA관련해서는 에코프로비엠, NCA와 NCM811 양극재 상용화 시기는 2021년 전망된다.

 

주요 배터리 기업 진화전략

양극재가 250WH/kg 이상의 밀도를 구현하기 위해서는 NCA, NCM811이 필요.

삼성 SDI는 NCM811을 거치지 않고, NCA 상용화 계획, NCA를 양산하고 있는 업체는 삼성SDI와 일본의 Panasonic사이다.

LG화학은 현재 NCM622를 활용하고, 2021년쯤 NCM811양산계획. LG화학은 4대소재중 양극재 내재화 추진(현재 내재화율은 25~30%). 2020년까지 내재화율 50까지 확대할 계획이다.

양극재 수요전망

<EV 용 수요가 크게 증가하는 NCM과 NCA가 대세>

전기차 배터리 양극재 시장전망

2021년부터 NCM811의 수요가 크게 확대될 것으로 예상하고 있다.

 

중국 배터리시장 동향

중국은 에너지 용량이 낮은 LFP배터리는 감소하고, NCM배터리 비중이 증가할 것으로 전망

중국 배터리제조사 수

 

차세대 전기차 배터리

리튬이온전지이후 ‘전고체전지’ 에 주목, 고체전해질이 필수

●전고체전지(All Solid State Battery)은 전해질이 고체인 전지임

●전고체전지는 안전성, 에너지밀도, 고출력, 높은 사용온도등의 장점보유

●국내 배터리기업은 2025년을 목표로 전고체전지 개발

 

차세대 배터리로 진화는 다음과 같이 진행 될 것임

●리튬메탈전지는 고체전해질+음극재를 리튬메탈로 고체(리튬메탈 음극재)

●리튬황전지는 고체전해질+양극재를 황으로 채택(황 양극재)

 

리튬이온전지 >전고체전지 >리튬메탈전지, 리튬황전지 > 리튬공기전지

차세대 전기차 배터리 소재

전기차용  전고체전지 전망

 

전고체전지 Mega Trend 예상

●우수한 안전성

●바이폴라(biopolar:양극성) 구조에 기반한 높은 에너지 밀도

●고출력, 넓은 사용온도, 단순한 전지구조등

 

2차전지 관련제조사

●배터리셀 :  삼성SDI, LG화학, SK이노베이션

●양극재  :  엘앤에프(L&F), 에코프로비엠, 포스코케미칼

●음극재  :  포스코케미칼, 대주전자재료

●분리막  :  SK이노베이션

●전해질  :  후성, 천보

●부품    : 일진머티리얼즈, 신흥에스이씨, 상신이디피, 상아프론테크