[주식공부]전기차 배터리에 들어가는 양극재는 무엇인가

최근 전기차 시장이 커지면서 전기차 배터리 재료에 관심이 뜨거워지고 있습니다. 그로 인해 배터리 재료를 확보하기 위한 기업들의 움직임이 심상치 않은데요. 먼저 배터리를 구성하는 것들에 대해 알아보겠습니다.

 

●배터리 구성 재료

 

-리튬-이온 배터리는 양극재, 음극재, 전해액, 분리막 네가지 요소로 구성됩니다. 배터리는 양극과 음극 물질 간 전자 이동으로 화학에너지를 전기에너지로 변환시키는 장치입니다. 양극 리튬 이온은 음극으로 이동하며 배터리충전이 되고, 음극의 리튬이온은 양극으로 가서 배터리 방전의 원리가 됩니다.

 

한경산업 출처

 

-리튬-이온배터리는 전기차, 스마트폰, 전동공구, 에너지 저장장치 등 다양한 전력 장치 적용됩니다. 그 배터리안의 소재가 어떻게 구성되는지에 따라 성능과 특성이 구별됩니다. 배터리의 원가 40%를 차지하는 양극재는 전기차 주행거리, 출력 결정하는 핵심소재입니다. 또한 이는 기업들이 주행거리를 늘리기 위해 연구하는 이유이기도 합니다.

 

●배터리 구성별 특성

 

-양극재가 배터리 성능을 결정하고,  양극재 구성 원료에 따라 배터리의 성능과 특성이 좌우된다고 위에서 말씀드렸습니다.

 

-니켈은 에너지 밀도를 결정하고, 니켈은 에너지 밀도를 결정, 코발트와 망간은 안정성 높입니다. 마지막으로 알루미늄은 배터리 출력 특성 향상시킵니다.

 

-최근 전기차 시장이 커지면서 기업들과 소비자가 제일 중요하게 생각하는 것이 전기차 주행 거리 증대입니다. 이것이 핵심과제라고 볼 수 있는데요. 이를 위해 양극재 배터리 내에 니켈 비중 높이는 것 관건입니다. 그래서 니켈 비중을 80퍼 이상 극대화한 하이니켈 삼원계 양극재가 주목받게 되었습니다.

 

글로벌 이코노믹 출처

 

●삼원계 양극재

-삼원계는  리튬, 니켈, 코발트, 망간, 알루미늄을 활용하여 생산한 양극재입니다. 하이니켈 양극재는 크게 NCM(니켈 코발트 망간), NCMA(니켈 코발트 망간 알루미늄), NCA(니켈 코발트 알루미늄) 등으로 구분됩니다.

 

-국내 배터리 소재 기업들은 양극재 고니켈화를 위한 투자를 지속하고 있으며, 고품질 하이니켈 삼원계 양극재를 양산하며 글로벌 시장 주도하고 있습니다. 삼성SDI, SK온, LG에너지솔루션 등이 있을 거 같습니다.

 

-NCM 제품 뒤에 세자리 숫자는 각 구성품 함유 비율입니다. NCM 622는 니켈 60%, 코발트 20%, 망간 20%가 구성되어 있다는 뜻입니다.

 

-NCMA 양극재는 니켈 코발트 망간 알루미늄으로 구성된 NCM에 알루미늄 추가한 고품질 하이니켈 양극재라 불립니다. 이를 사원계로 부르기도 합니다. NCM양극재에 알루미늄을 추가함으로써 전기차 주행거리 출력과 배터리 안정성과 수명성능 향상시켰습니다. 최근 포스코케미칼은 NCM 뿐만 아니라 니켈 80퍼 이상 포함된 NCMA 생산체계 구축하였습니다. 하지만 고출력 내다 보니 에너지 밀도 높아져 배터리 내부 열 안정성이 다소 떨어지는 단점이 있습니다.

 

●가성비 LFP 배터리

 

-여기서 주목할 건 가성비 좋은 LFP 입니다. 중국 기업들이 주로 양산하는 리튬인산철(LFP) 양극재인데 다른 원료 대비 가격 비싼 니켈 코발트가 없어 가격이 싸다는 장점있다. 러시아-우크라이나 전쟁이 약 1년이 됐는데 그로 인해 천연에너지 가격이 폭등하며, 가격이 저렴한 LFP에 눈길이 쏠리는 것입니다.

 

-그래서 용량, 에너지밀도가 높은 하이니켈 삼원계는 고성능 프리미엄 전기차에 적용되며, 에너지 밀도 낮지만 가격이 싸고 성능이 우수한 LFP는 보급형, 엔트리 차에 들어가고 있습니다.

 

-우리 국내기업은 대부분 하이니켈 양극재에 기술을 쏟다보니 LFP는 중국이 오래 전부터 만들어 왔기에 성장해있는 제품입니다. 그로인해 CATL을 필두로 한 중국 반도체 기업들이 지난해 하반기부터 유럽, 북미 기업 완성차 업체에 배터리를 납품하며 영향력을 넓혀가고 있습니다.

 

 

-포드는 최근 LFP 배터리 관련해서 CATL과 계약을 진행했으며, 테슬라 역시 검토 중에 있다고 합니다. 이로 인해 국내 3사는 LFP 못지 않은 가성비 제품을 만들기 위해 노력 중에 있습니다.

 

●자원 확보를 위한 기업 동향

 

-전기차 배터리 핵심 소재 리튬 확보를 위해 국내 주요 전기차 배터리업체들이 확보한 리튬 공급규모가 100만톤을 넘을 것으로 추정된다고 합니다. 전기차 시장 성장세 지속 중에 리튬 공급망 확보 및 수입다각화를 통해 전기차 수요 및 시장 변화 대응 예정이라고 하네요.

 

-LG에너지솔루션은 20년 칠레 SQM으로부터 21년부터 9년간 탄산 및 수산화리튬 5.5만T을 확보했다고 합니다. 그 외 지난해 호주, 캐나다 기업들과 46만톤 규모 리튬 공급 계약 맺었다 하네요.

 

-SK 온은 지난해 10, 11월 호주 레이크 리소스 및 칠레 SQM과 23만톤,  5.7만톤 규모 리튬 공급을 계약했다고 합니다. 그 외 지난해 포스코홀딩스와 체결한 리튬, 니켈 원재료 공동투자 및 삼성 SDI를 포함하면 국내 배터리업체 확보 리튬 물량이 100만톤 넘을 거라고 합니다. 

 

-전기차 시장이 커지면서 배터리 재료인 양극재에 관심이 쏠리면서 양극재 재료에도 관심이 쏠리고 있습니다. 반도체 관련해서 알아보다 보니 지금껏 모르고 있던 것들이 참 많다고 생각이 드네요.

 

다음 포스트는 양극재 관련주에 대해서 알아보고 포스팅 하도록 하겠습니다. 오늘은 여기까지

 

 

<출처> : 한경산업, 포드 코리아, 글로벌이코노믹