복습 Review
양극재 : 양
음극재 : 소
전해액 : 물
분리막 : 울타리
양은 소를 향해 바로 갈 수 없다.
왜냐하면 울타리가 있기 때문에 양과 소는 서로 만날 수 없다.
하지만 양들이 물로 수영을 한다면 소를 만날 수 있다.
상세 분석
도선 : 도선을 위에서 타고 흐르는 전자
양극재 / 전해액 / 분리막 / 음극재
양극재
리튬산화물로 구성
리튬 이온들을 머금고 있다. (가글마냥)
전해액을 타고 분리막으로 리튬이온만 음극재로 들어가는 과정 : 충전
충전이 되면 음극재 안으로 리튬이온이 들어가고, 전자가 쌓이게 된다
채워진 전자들이 도선을 타고 에너지를 내게 되는 것을 방전이라고 한다
양극재
전체 배터리 소재 중 36% 차지
배터리 용량과 시간 영향
리튬이온전지의 4가지 핵심소재 중 가장 큰 비중
양극재는 크게 세 가지 성분의 조합으로 만들어진다.
기본형은 LCO (리튬 / 코발트 / 옥사이드)
소형 이자천지로 단가도 높고, 에너지 밀도가 낮아 전기차용으론 부적합
전기차용에 주료 사용하는 것은 NCM과 NCA다.
NCM (니켈 / 코발트 / 망간)
NCA ( 니켈 / 코발트 / 알루미늄)
양극재 시장은 NCM/NCA의 비중이 크다.
N : 날
C : 쌘
으로 기억하자.
날쌘마(MA)
N(니켈) 함유량이 많으면 배터리 용량이 커지고
M(망간) 함유량이 많으면 가격이 낮고, 열에 안전하다.
비싼 C(코발트)가 많으면 배터리 수명이 늘어난다.
레시피대로 섞으면 다음과 같다.
주요 양극소재별 특성
양극재 : 전체 배터리 소재 중 36% 차지
날쌘마
음극재 : 전체 배터리 소재 중 13% 차지
국내업체로는 포스코케미칼
음극재는 흑연이 대부분이다.
전해액 : 전체 배터리 소재 중 14% 차지
리튬이온을 옮길 수 있는 다리 역할
분리막 : 전체 배터리 소재 중 9% 차지
분리막은 양극재와 음극재가 서로 섞이지 않게 분리해주는 마개 역할
2차 전지 관련 국내 업체
1) 포스코케미칼
연산 6,000톤 규모의 양극재 생산설비 준공
4단계 생산설비 완공되는 2023년 양극재 생상량 연 10만톤
2) 에코프로비엠
NCA 분야 시장점유율 높여나가는 중
테슬라에 EV용 배터리 소재로 납품 중 세계 2위 시장점유율 (스마토모 금속광산)
2021년 하반기부터 내년까지 삼성SDI, SK이노베이션 등 순차적 양극재 공급 계획
2024년~2045년 헝가리 등 유럽에 양극재 공장 가동 계획
3) 엘앤에프
LG에너지솔루션을 통한 매출 기반으로 양극재 사업 성장
2021년 4월 SK이노베이션과 NCM 양극재 공급계약
2021년 5월 14일 양극재 수요 증가 대응을 위한 긴급 증설 결정
▶위 투자는 전기차(EV)용 2차 전지 시장을 대응하기 위한 설비로 NCMA 제품이 주로 제조/판매 예정
4) 코스모신소재
기능성필름, 토너 그리고 양극재 생산
양극재는 전체 매출의 50% 가량 차지
소형IT기기 배터리 사용되는 LCO 주로 판매
2018년 NCM 하이니켈계 양극재 설비 도입 후 ESS용 양극재 생산하여 중국 및 국내 기업에 공급
양극재
소재가 3개 들어가면 3원계소재
NCM (니켈 / 코발트 / 망간)
LG화학, SK이노베이션
NCA (니켈 / 코발트 / 알루미늄) : 국내 비중이 크고 고출력에 유용
ex)전동공구를 돌리면 한 번에 출력이 많이 가해지는데 이 때 유리해진다.
삼성SDI
N(니켈) : 고용량
C(코발트), M(망간) : 안정성
A(알루미늄) : 안정성, 출력
LFP(리튬/인산철) : 중국의 비중이 크다.
국내 배터리 업체 ▶ 중국진출
중국 전기차 시장을 잡기 위해 진출을 하였으나 큰 성과 X
중국은 자국 배터리 탑재한 기업만 보조금을 주는 정치적 수단 펼침
LFP 안정적이긴 하나 부피와 무게가 크고
에너지 밀도와 출력이 낮다는 단점
생각 적기
1) 중국 니켈 코발트 망간은 많을텐데 왜 NCM NCA를 안하나? 기술적인 격차?
- 니켈 코발트 망간 알루미늄이 많아도 배합해서 출력을 내기까지 매우 고난이도 기술 필요
2) 2차 전지는 레시피 영역이다.
- 우리나라는 기술력이 우수한 편이다.
- 하지만 중국이 따라오면 또 매우 빠른 소곧이다.
3) 엘앤에프, 잘 나간다.
- NCMA의 소재를 LG화학을 통해 테슬라로
NCMA (니켈 코만트 망간 알루미늄)
출력과 안정성 둘 다 잡겠다.
4) 포스코케미칼, 음극재의 선두주자
NCMA 준비하면서 GM 배터리 들어가겠다.
최근 트렌드는 3원계 -> 4원계로 트렌드로 바뀌고 있다.
5) 전해액도 중요하다.
양극과 음극 사이에 있는 액체 리튬이온 왔다갔다 할 수 있는 윤활유
전해액 : 배터리 소재 비중에서 14% 차지
전해액도 배터리 시장이 커질수록 커진다.
전해액 : 에너지밀도나 안정성에 굉장히 영향을 미침
전지 성능 결정짓는 중요소재 ▶ 관심도 증가
전해액 구성요소
1) 전해질염
2) 첨가재
3) 유기용매
*유기용매는 참기름과 같은 것
전해액을 만드는 업체
동화기업, 솔브레인, 엔켐(비상장, 상장예정)
전해질염을 만드는 업체
후성, 천보
첨가재를 만드는 업체
천보, 켐트로스, 리켐(비상장)
6) 전고체배터리가 주목을 받는다.
전고체 배터리가 필요한 이유
전기차용 배터리 용량을 높여야 하기 때문
배터리 용량을 늘리는 방법은
1) 배터리 개수 늘리기
- 가격상승 및 공간 효율성 저해로 좋지 못함
2) 전고체 배터리 쓰기
- 기존 리튬이온 배터리 대비 에너지 밀도가 높다.
- 배터리 용량으로 안성맞춤
전고체배터리 나오면 전해액 소재는 끝나는 것인가?
- 전해액 만드는 회사가 전고체 기술 개발 동시 진행하니 걱정 없다. 기술력은 수준급이다.
7) 형태별 특징
원통형 : IT기기 (라디오, AA건전지) : 테슬라
각형 : EV(전기차) ,ESS(에너지 저장장치)
- 각형은 무거워서 전기차에 쓰이느냐 논란이 있었지만
유럽의 내연기관 업체는 안전성을 중요시해서 각형을 좋아한다.
파우치형 : EV에 많이 쓰임
(파우치도 작은 소형 파우치 중
배터리 교체형은 각형, 내장형 파우치형)
LG화학 : 원통형으로 테슬라 납품
각형, 파우치는 업체 선호가 다르다..
각형 : 삼성 SDI
파우치 : LG에너지솔루션(GM 납품 예정), SK이노베이션
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