[삼프로TV 메리츠증권 업종기초교육] 2차전지

삼프로TV x 메리츠증권 업종기초교육

 

2차전지 (주민우)

 

전기자동차
BEV: 순수전기차
PHEV: 플러그인하이브리드 전기차
HEV: 하이브리드 전기차

양극활물질은 알루미늄 기판에 코팅
음극활물질은 구리(동박) 기판에 코팅
전해액: 양극과 음극의 리튬과 전자를 서로 다른 극으로 옮겨주는 역할

4대 소재 (LiB 리튬이온배터리)
양극재: 충전시에는 양극에 있던 리튬이 전해액의 도움을 받아 음극으로 이동
음극재: 방전시 리튬이 배터리 안에서 + 극으로 이동, 이때 전해액이 이동을 도와줌
분리막: 양극과 음극이 서로 만나지 못하게 하는 역할, 서로 만나면 폭발, 안전장치
전해액

- 양극재
NCA: 니켈, 코발트, 알루미늄 - 에코프로비엠, 생산업체가 한정되어 있음, 진입장벽 존재
NCM: 니켈, 코발트, 망간 → 종류가 다양, 뒤에 숫자가 붙음, NCM523, NCM811, 숫자의 의미는 구성 비율 - 에코프로비엠, 포스코케미칼, 엘앤에프, 코스모신소재
시장이 크고 플레이어가 많음
LFP: 리튬, 철, 인산 - 중국업체, 만들기 쉬움, 중국정부로부터 보조금을 받음, 장점은 싸다, 위에보다 절반가격
철이 들어가기 때문에 무거움, 주행거리의 단점, 안전, 가격경쟁력 (저가자동차) → 테슬라, NCA&NCM을 대체하기는 어려움
LCO: 리튬, 코발트 - 전기차 (EV)에서는 잘 쓰이지 않음, 스마트폰용

1kWh 당 2kg이 사용되고, 1kg당 26불 정도 (NCA기준) => 실적추정 가능, 예를 들어 2GWh 공장을 짓는다 하면 매출 추정 가능

- 음극재
천연흑연: 에너지 용량이 인조보다 우수, 5불/1kg, 포스코케미칼, 중국업체
인조흑연: 베터리 수명이 천연보다 우수, 10불/1kg, 일본업체, 중국업체 → 천연과 인조를 섞음, 예) 인조: 천연 = 6:4
실리콘첨가물: 에너지 밀도를 올리기 위한 특수첨가물, 대주전자재료, 음극재대비 비율 5% 첨가비율은 증가추세
음극재는 1kWh 당 2kg 정도 사용됨, 5~10불/1kg
실리콘은 1kWh 당 0.05kg, 60불/1kg

주행거리: 베터리 에너지의 용량이 늘어나야 함, 에너지의 용량을 올리기 위해서는 양극재와 음극재에 달려있음, 한쪽만으로는 안됨, 같이 세져야 함
양극재: 니켈의 비중을 올린다, 하이니켈 → 에너지 밀도가 올라가는중
음극재: 양극재만큼 에너지밀도가 못올라감 → 특수 첨가물을 첨가하기 시작

- 분리막: 벽처럼 보이지만 구멍이 있어 리튬이 이동, 건식과 습식
안정성(내구성)
다공성: 촘촘한 많은 구멍이 뚫려있어야함, 습식이 좀 더 유리
일본업체, SKIET, W-scope, 중국
1kWh당 12m^2, 1불/1m^2

- 전해액: 리튬을 양극과 음극으로 옮겨주는 역할, 동화기업, 솔브래인, 엔켐
= 염 + 용매 + 첨가제
염: 천보,솔브래인,후성
첨가제: 진입장벽 높음, 일본업체, 천보, 배터리업체 내재화
1kWh당 = 1kg, 10불/1kg

LiB 리튬이온 배터리, 지금까지 설명 → 어항, 물: 전해액, 가운데 분리막, 리튬이 이동
ASB 전고체 베터리 (All Solid Battery) → 햄버거: 빵+패티(물대신 패티)
안전성: 전해액은 인화성 물질, 고체전해질은 인화성물질이 x, 안전
부피감소: 모노폴라 → 바이폴라(하나의 셀에 +,-가 여러 개)
가격: 비쌈
리튬메탈 (음금활물질, 구리는 사용되지 않음)
양극제는 그대로
고체전해질
동화기업

- 배터리 원가절감 노력
1. 생산속도 향상: 단위당 CAPEX 15% 감소, PPM (Production Per Minute) 1분당 몇 개를 만드느냐
2. 수율 개선
3. 단위 셀/모듈 크기를 키워 모듈/팩에 들어가는 부품수 최소화
4. 에너지 밀도 향상에 따른 단위당 원가 감소

-양극재 발전 방향
1. 하이니켈
2. 단결정화: 양극소재 분말을 코팅후 압연하는 과정에서 다결정 양극분말은 부서짐, 단결정은 부서지지 않아 부반응 x
3. 리사이클: 폐배터리, 폐양극제, 원가절감 → 성일하이텍, GEM, , 유미코어, 에코프로CNG
4. 건식전구체: 양극재=전구체+리튬

-음극재 발전 뱡향
1. 실리콘계 음극재 첨가: 대주전자재료, 실리콘이 리튬과 만나면 부피팽창
실리콘산화물
실리콘카본

-동박: 동박위에 음극활물질 코팅
얇고, 길고 넓어져야함

-전고체 배터리
1. 낮은 이온전도도를 극복해야 함 → 전고체 전해질: 황화물계(이온전도도 극복됨), 산화물계, 폴리머
2. 덴드라이트 발생: 리튬이 고드름 형태로 쌓임, 코팅으로 해결해나가는 중
3. 가격: 전고체 전해질 가격 낮추는중

시그넷이브이: 국내전기차 충전기 1위
솔리드파워: 미국 전고체 배터리