지난 10년 동안 리튬 배터리는 가정용 및 산업용 애플리케이션에서 우수한 성능 덕분에 인기를 얻었습니다. 이러한 배터리의 성공 요인은 높은 에너지 밀도와 뛰어난 전기 에너지 저장 능력입니다. 리튬 배터리의 높은 에너지 밀도는 더 작은 부피와 적은 재료 소비로 더 많은 에너지를 저장할 수 있음을 의미하며, 이는 소형, 착용 가능 및 휴대용 제품에 인기 있는 선택이 됩니다.
글로벌 리튬 배터리 시장의 주요 플레이어
리튬 배터리 산업 시장 가치는 2023년에 약 544억 달러입니다. 리튬 배터리에 대한 수요가 증가함에 따라 전문가들은 2024년부터 2030년까지 시장이 약 20.3%의 연평균 성장률로 꾸준히 성장할 것으로 예측합니다. 자동차 산업은 리튬 배터리의 주요 고객이며 가장 큰 발전 가능성을 가지고 있습니다. 리튬 배터리 성능의 향상과 비용 절감 덕분에 전 세계 전기차(EV) 등록이 기하급수적으로 증가할 것으로 예상됩니다.
미국은 유리한 규제와 많은 민간 운영자에 의해 주도되는 전기차 판매 증가로 이 시장을 선도하고 있습니다. 2030년까지 미국의 경량 차량의 64%가 리튬 배터리로 구동될 것으로 예상됩니다. 주요 리튬 배터리 제조 회사 중 Albemarle Corporation (ALB)은 가장 높은 수익을 창출하며 시장 자본화는 181억 달러입니다. 다른 주요 플레이어로는 한국의 LG 에너지 솔루션, 일본의 산업 거인 Toshiba Corporation, Arcadium Lithium PLC가 있으며, 이들은 리튬 배터리 개발의 글로벌 리더입니다.
중국의 글로벌 리튬 배터리 시장에서의 위치
한편, 중국의 배터리 제조업체들은 글로벌 리튬 배터리 시장에서 중추적인 위치를 차지하고 있습니다. 10년 이상의 선행을 통해 중국은 운영 및 계획된 배터리 생산 용량에서 세계를 선도할 뿐만 아니라 세계 최대의 전기차 시장이기도 합니다. 2023년 초 국가 보조금 종료와 경제적 압박으로 전기차 생산이 일시적으로 둔화되었지만, 배터리 제조업체들은 시장의 장기적인 발전에 대해 자신감을 가지고 있으며, 2023년 1분기에만 247기가와트시(GWh)의 새로운 배터리 용량을 발표했습니다.
EVE Energy는 이 새로운 용량의 거의 절반을 차지할 것으로 예상되며, 2023년부터 2030년까지 용량이 거의 500% 증가하여 CATL에 이어 중국의 두 번째로 큰 배터리 제조업체가 될 것으로 예상됩니다. BYD, CALB Group 및 SVOLT Energy Technology와 같은 주요 플레이어의 위치는 예측 기간 동안 변하지 않을 것입니다. 또한 Sunwoda Electronic, Chuneng New Energy 및 Funing Technology와 같은 회사는 각각 2030년까지 중국에서 100GWh 이상의 총 배터리 생산량을 보유할 것입니다. 중국의 배터리 제조 산업의 급속한 변화는 2030년에 새로운 선도 기업이 등장할 수 있음을 의미합니다.
리튬 배터리 기술의 발전과 새로운 리튬 배터리
리튬 배터리 기술의 발전은 더 효율적이고 강력한 제품을 탄생시켰습니다. 매달 새로운 리튬 배터리가 등장하고 있으며, 리튬 인산철(LFP) 배터리가 현재 시장을 지배하고 있습니다. 중국은 LFP 배터리의 주요 제조국으로, 거의 모든 경량 차량(LDV)에 설치된 LFP 배터리의 95%를 생산하고 있습니다. 동시에 리튬이 없는 나트륨 이온 배터리의 공급망도 구축되고 있으며, 100기가와트시(GWh) 이상의 제조 용량이 주로 중국에서 운영되거나 발표되었습니다. LFP 배터리 화학에서의 지배적인 위치를 가진 중국의 Contemporary Amperex Technology Co., Ltd. (CATL)는 대부분의 트럭 배터리를 생산합니다. LFP 배터리의 내구성과 낮은 비용은 전통적인 리튬 이온 배터리에 대한 선호 대안으로 만듭니다.
고체 상태 리튬 배터리(ASSLB)는 더 높은 안전성으로 인해 점점 인기를 얻고 있습니다. 대부분의 제조업체는 높은 이온 전도성을 가진 황화물 전해질을 사용하여 효율적인 작동 능력을 달성합니다. 그러나 황화물 전해질의 상당한 전자 전도성(약 10^-8 S cm^-1)은 전해질 입자에 리튬 수지상체의 직접 침전을 촉진하여 심각한 자기 방전 문제를 초래합니다.
연구자들은 최근 그레인 경계 전자 절연(GBEI) 전략을 도입하여 그레인 경계(GB)를 통한 전자 수송을 방지했습니다. 이 접근 방식은 Li-Li 대칭 셀이 순수 황화물 전해질보다 30배 더 긴 수명을 나타내고 전체 셀의 자기 방전율을 원래의 1/3로 줄입니다. Li-LiCoO2 ASSB는 650회 사이클 후 80%의 높은 용량을 유지하고 0.5 mA cm-2의 전류 밀도에서 2,600회 이상의 사이클 동안 안정적인 사이클 성능을 유지합니다.
미래의 혁신은 리튬 배터리의 미래를 형성할 것으로 예상되며, 새로운 재료의 통합은 에너지 밀도를 높이고 원자재 비용을 줄여 셀과 배터리 팩의 비용을 줄이는 데 중요한 역할을 합니다. 그중에서도 새로운 전해질 화학이 가장 중요합니다. 이러한 조성물은 차세대 리튬 배터리의 음극 및 양극 활성 물질 개발에 필수적입니다.
배터리 화학 분야에서 리튬 니켈 망간 코발트(NMC) 배터리 화학은 특히 주행 거리 측면에서 우수한 에너지 용량 덕분에 시장 리더가 되었으며, 이는 저비용 및 안전한 리튬 인산철(LFP) 배터리와 비교하여 더 매력적입니다. 에너지 밀도는 배터리 선택의 주요 요소이지만, 중국에서 LFP 기술의 사용은 2022년까지 특허료가 면제되어 LFP 기술의 시장 수용성에도 영향을 미쳤습니다.
2023년 NMC 배터리는 전 세계 시장 점유율이 절반을 약간 넘고, 유럽에서는 거의 70%의 시장 점유율을 차지할 것이며, 2030년까지 77.2%로 증가할 것으로 예상됩니다. 반면, LFP 배터리는 2023년 유럽에서 5.2%의 시장 점유율을 가질 것이며, 예측 기간이 끝날 때까지 0.5%로 더 감소할 것으로 예상됩니다. 미국 시장에서는 LFP 배터리가 2030년까지 20%의 시장 점유율을 가질 것으로 예상되며, NMC 배터리는 50.2%, NMC-알루미늄 변형은 15.3%를 차지할 것입니다.
유럽과 미국의 제한된 주요 광물 자원에도 불구하고, NMC 배터리 시장 점유율의 성장은 여전히 중요합니다. NMC 배터리에 사용되는 코발트와 니켈 자원의 채굴은 콩고 민주 공화국과 인도네시아에 집중되어 있습니다. 현재 대부분의 재료는 중국에서 배터리 등급 화합물과 배터리 양극으로 가공됩니다. 미국과 유럽 연합은 전략적 광물의 공급 보안과 재활용을 보장하기 위해 관련 법안을 제정했지만, 광산에서 재활용 시설까지 완전한 공급망을 구축하는 데는 오랜 시간이 걸릴 것입니다.
