리튬인산철의 제조 공정은 다양하며, 크게 고상법(고체)과 액상법(액체)의 두 가지 주요 공정으로 나뉠 수 있음.
고상법은 현재 가장 널리 사용되는 방법이며, 액상법에 비해 제조공정이 상대적으로 쉬움.
그 외 탄소열 환원법(碳热还原法)이 존재하나 주류 공정은 아님.
1. 고상법 (固相法---草酸亚铁工艺路线 ; 옥살산아철공정)
LiOH+FeC2O4 2H2O+NH4H2PO4 = LiFePO4+NH3↑+CO2↑+4H2O↑+CO↑
리튬염 : 탄산리튬 LiCO3, 수산화리튬 LiOH, 초산리튬 CH3COOLi
철 : 옥살산아철 FeC2O4.H2O, 옥살산아철 Fe(CH3COO)2
인 : 인산2수소암모늄 NH4H2PO4, 인산수소2암모늄 (NH4)2HPO4
○ 고상법의 장점 : 현재 가장 많이 사용되어지고 있으며, 공정이 간단하고 양산화가 쉬움.
○ 고상법의 단점
1) 옥살산아철은 순도가 낮고 부산물인 FeSO4가 많아 일정 시간 방치하면 3가철이 많아짐.
2) 옥살산아철 원료 형태를 조절하기 어려워 완성된 리튬인산철의 가공 성능이 좋지 않음.
3) 3가지 원료의 사용으로 인해 혼합물의 균일성 제어가 어렵고, 산화되기 쉬우며 소결로 보호 실린더에 대한 요구사항이 더 높음.
4) 공정과정에서 에너지 소비가 높고 생산주기가 김. 제거된 암모니아가 오염되어 있으면 제품 소성률이 50%미만으로 수율이 매우 낮음.
2. 액상법 (液相法--水热法 ; 수열법)
3LiOH + FeSO4 + H3PO4 = LiFePO4 + Li2SO4 + 3H2O
리튬염 : 탄산리튬 LiCO3, 수산화리튬 LiOH, 초산리튬 CH3COOLi
철 : 황산아철 FeSO4 7H2O
인 : H3PO4
탄소 : 포도당, 자당, 페놀수지, 카본블랙 등
○ 주요 생산 기업 : Dynanonic(德方纳米)
○ 액상법의 장단점.
▷ 장점
1) 원료비용이 저렴하고 품질관리가 용이하며 공정재현성이 우수함.
2) 전기화학적 성능, 특히 저온 성능이 뛰어남.
▷ 단점
1) 리튬의 몰(mol) 투입량이 철의 3배이며 리튬 사용량이 많음.
2) 반응기의 온도, 압력, 내식성 등에 대한 요구 사항이 높아 대량 생산이 어려움.
https://zhuanlan.zhihu.com/p/619869809
고상법은 현재 가장 널리 사용되는 방법이며, 액상법에 비해 제조공정이 상대적으로 쉬움.
그 외 탄소열 환원법(碳热还原法)이 존재하나 주류 공정은 아님.
1. 고상법 (固相法---草酸亚铁工艺路线 ; 옥살산아철공정)
LiOH+FeC2O4 2H2O+NH4H2PO4 = LiFePO4+NH3↑+CO2↑+4H2O↑+CO↑
리튬염 : 탄산리튬 LiCO3, 수산화리튬 LiOH, 초산리튬 CH3COOLi
철 : 옥살산아철 FeC2O4.H2O, 옥살산아철 Fe(CH3COO)2
인 : 인산2수소암모늄 NH4H2PO4, 인산수소2암모늄 (NH4)2HPO4
○ 고상법의 장점 : 현재 가장 많이 사용되어지고 있으며, 공정이 간단하고 양산화가 쉬움.
○ 고상법의 단점
1) 옥살산아철은 순도가 낮고 부산물인 FeSO4가 많아 일정 시간 방치하면 3가철이 많아짐.
2) 옥살산아철 원료 형태를 조절하기 어려워 완성된 리튬인산철의 가공 성능이 좋지 않음.
3) 3가지 원료의 사용으로 인해 혼합물의 균일성 제어가 어렵고, 산화되기 쉬우며 소결로 보호 실린더에 대한 요구사항이 더 높음.
4) 공정과정에서 에너지 소비가 높고 생산주기가 김. 제거된 암모니아가 오염되어 있으면 제품 소성률이 50%미만으로 수율이 매우 낮음.
2. 액상법 (液相法--水热法 ; 수열법)
3LiOH + FeSO4 + H3PO4 = LiFePO4 + Li2SO4 + 3H2O
리튬염 : 탄산리튬 LiCO3, 수산화리튬 LiOH, 초산리튬 CH3COOLi
철 : 황산아철 FeSO4 7H2O
인 : H3PO4
탄소 : 포도당, 자당, 페놀수지, 카본블랙 등
○ 주요 생산 기업 : Dynanonic(德方纳米)
○ 액상법의 장단점.
▷ 장점
1) 원료비용이 저렴하고 품질관리가 용이하며 공정재현성이 우수함.
2) 전기화학적 성능, 특히 저온 성능이 뛰어남.
▷ 단점
1) 리튬의 몰(mol) 투입량이 철의 3배이며 리튬 사용량이 많음.
2) 반응기의 온도, 압력, 내식성 등에 대한 요구 사항이 높아 대량 생산이 어려움.
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知乎专栏
制备磷酸铁锂的工艺介绍！
磷酸铁锂具有橄榄石结构，循环性能好、电化学性能稳定、价格低廉等特点，常用作动力锂离子电池正极材料。 磷酸铁锂的分子表达式为LiFePO4 ，其在锂电池充放电过程中的作用原理为： 当锂电池充电时，锂离子Li+从磷…
※ LG엔솔-포드, 튀르키예 합작공장 철회관련
LG엔솔과 포드, 현지 코치그룹 3자 합작공장인 튀르키예합작공장 철회 소식이 전기차/배터리 산업 침체의 한 단면을 보여주는 일로 보도되어지고 있습니다.
현재 전기차/배터리 산업이 여러 이유(광물 및 배터리가격 하락, 고금리 등)로 잠시 쉬어 가는 구간에 진입한 것은 분명하지만, 이번 튀르키예 합작공장 철회는 전기차/배터리 산업 침체보다, 튀르키예 합작공장 자체적인 경제성 문제 및 튀르키예의 경제상황, 그리고 타업체 대비 상대적으로 뒤쳐지고 있는 포드의 자체적인 상황이 더 크다고 보여집니다.
이번 일을 전기차/배터리 시장 전체를 대변하는 것이 아닌 튀르키예 합작공장의 경제성과 같은 개별적 사항으로 보는 것이 좀 더 타당해 보입니다.
--------
튀르키예 배터리 공장은, LG엔솔 + 포드 + 튀르키예 코치그룹(Koc Holding) 3자 합작공장으로 SK온과 포드가 처음 추진했을 당시부터 경제성에 의문이 있던 공장이었음.
당시 SK온이 해당 공장 사업을 철회했던 이유도 사업성이 좋지 않다고 판단했기 때문임.
합작공장에 튀르키예 업체까지 참여하게 되어 사업성이 더욱 안 좋다고 판단.
튀르키예 코치그룹은 일반부품 정도를 담당하는 정도이나 지분율은 SK온과 포드와 동일한 수준
LG엔솔은 튀르키예 공장을 3자 합작공장으로 짓는 것보다, 기존 LG엔솔의 유럽공장을 활용(증설 등)하여 배터리를 생산하는 것이 수익성 측면에서 더 좋다고 판단하여 상호합의를 통해 해당 프로젝트를 철회하였음.
LG엔솔 입장에서는 배터리를 만들어 얻을 수 있는 수익도 합작업체와 나눌 필요가 없어지며, 전체 Capex 투자비용도 감소하여 더 급한 곳에 capex를 투입할 수 있게 됨.
북미지역은 IRA로 인해 배터리 생산에 따른 첨단제조 세액공제(AMPC)가 존재하나, 튀르키예 같은 경우는 이러한 인센티브도 없는 상황임.
또한 튀르키예의 기준금리가 35%이며, 8월기준 연간 물가상승률이 58.94%일 정도로 매우 불안정한 경제상황임.
포드는 2021년 향후 5년간 500억달러투자 계획 발표했으나, 2023년 기존 500억 달러 투자 계획 중 120억달러 투자 연기를 발표하였음.
포드는 올 3분기까지 전기차 부문에서 6조의 손실을 기록한 것으로 추정되고 있어, 포드의 전기차 전환이 타 업체 대비 뒤쳐지는 상황임.
https://www.youtube.com/watch?v=Wfiqs3xu7No
https://n.news.naver.com/mnews/article/015/0004912928?sid=101
LG엔솔과 포드, 현지 코치그룹 3자 합작공장인 튀르키예합작공장 철회 소식이 전기차/배터리 산업 침체의 한 단면을 보여주는 일로 보도되어지고 있습니다.
현재 전기차/배터리 산업이 여러 이유(광물 및 배터리가격 하락, 고금리 등)로 잠시 쉬어 가는 구간에 진입한 것은 분명하지만, 이번 튀르키예 합작공장 철회는 전기차/배터리 산업 침체보다, 튀르키예 합작공장 자체적인 경제성 문제 및 튀르키예의 경제상황, 그리고 타업체 대비 상대적으로 뒤쳐지고 있는 포드의 자체적인 상황이 더 크다고 보여집니다.
이번 일을 전기차/배터리 시장 전체를 대변하는 것이 아닌 튀르키예 합작공장의 경제성과 같은 개별적 사항으로 보는 것이 좀 더 타당해 보입니다.
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튀르키예 배터리 공장은, LG엔솔 + 포드 + 튀르키예 코치그룹(Koc Holding) 3자 합작공장으로 SK온과 포드가 처음 추진했을 당시부터 경제성에 의문이 있던 공장이었음.
당시 SK온이 해당 공장 사업을 철회했던 이유도 사업성이 좋지 않다고 판단했기 때문임.
합작공장에 튀르키예 업체까지 참여하게 되어 사업성이 더욱 안 좋다고 판단.
튀르키예 코치그룹은 일반부품 정도를 담당하는 정도이나 지분율은 SK온과 포드와 동일한 수준
LG엔솔은 튀르키예 공장을 3자 합작공장으로 짓는 것보다, 기존 LG엔솔의 유럽공장을 활용(증설 등)하여 배터리를 생산하는 것이 수익성 측면에서 더 좋다고 판단하여 상호합의를 통해 해당 프로젝트를 철회하였음.
LG엔솔 입장에서는 배터리를 만들어 얻을 수 있는 수익도 합작업체와 나눌 필요가 없어지며, 전체 Capex 투자비용도 감소하여 더 급한 곳에 capex를 투입할 수 있게 됨.
북미지역은 IRA로 인해 배터리 생산에 따른 첨단제조 세액공제(AMPC)가 존재하나, 튀르키예 같은 경우는 이러한 인센티브도 없는 상황임.
또한 튀르키예의 기준금리가 35%이며, 8월기준 연간 물가상승률이 58.94%일 정도로 매우 불안정한 경제상황임.
포드는 2021년 향후 5년간 500억달러투자 계획 발표했으나, 2023년 기존 500억 달러 투자 계획 중 120억달러 투자 연기를 발표하였음.
포드는 올 3분기까지 전기차 부문에서 6조의 손실을 기록한 것으로 추정되고 있어, 포드의 전기차 전환이 타 업체 대비 뒤쳐지는 상황임.
https://www.youtube.com/watch?v=Wfiqs3xu7No
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배터리 투자 급제동…LG엔솔 - 포드, 합작 철회 f.권순우 취재팀장 [뉴스3+]
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※ 10월 중국 전기차 판매량 및 침투율
2023년 10월 중국 전기차 판매량은 95.6만대로 전년동기 대비 34%증가하였으며, 전월대비로는 5.7%증가하였음. 전기차 침투율은 33.5%임.
1월부터 10월까지의 전기차 판매량은 728만대로 전년동기대비 37.9% 증가하였으며 침투율은 30.4%임.
주요 완성차 업체들의 전기차 전환이 가속화됨에 따라 전기차 시장 성장에 대한 장기적 낙관론이 유지되고 있으며, 2023년 중국의 총 전기차 판매량은 약 930만대로 전년대비 35% 증가할 것으로 예상됨.
자료인용 : Shengang Securities 발간, “전력설비 산업 주간 보고서” (2023. 11. 12)
2023년 10월 중국 전기차 판매량은 95.6만대로 전년동기 대비 34%증가하였으며, 전월대비로는 5.7%증가하였음. 전기차 침투율은 33.5%임.
1월부터 10월까지의 전기차 판매량은 728만대로 전년동기대비 37.9% 증가하였으며 침투율은 30.4%임.
주요 완성차 업체들의 전기차 전환이 가속화됨에 따라 전기차 시장 성장에 대한 장기적 낙관론이 유지되고 있으며, 2023년 중국의 총 전기차 판매량은 약 930만대로 전년대비 35% 증가할 것으로 예상됨.
자료인용 : Shengang Securities 발간, “전력설비 산업 주간 보고서” (2023. 11. 12)
※ 10월 중국 전기차용(동력) 배터리 설치량
중국 전기차용 배터리 설치량도 빠르게 성장하고 있는데, 이는 전기차 판매량의 증가에 기인함.
10월 중국 전기차용 배터리 설치량은 39.2Gwh로 전년동월대비 28%, 전월대비 8% 증가하였음.
1월부터 10월까지 누적 설치량은 295Gwh로 전년동기 대비 31%증가하였음.
자료인용 : Shengang Securities 발간, “전력설비 산업 주간 보고서” (2023. 11. 12)
중국 전기차용 배터리 설치량도 빠르게 성장하고 있는데, 이는 전기차 판매량의 증가에 기인함.
10월 중국 전기차용 배터리 설치량은 39.2Gwh로 전년동월대비 28%, 전월대비 8% 증가하였음.
1월부터 10월까지 누적 설치량은 295Gwh로 전년동기 대비 31%증가하였음.
자료인용 : Shengang Securities 발간, “전력설비 산업 주간 보고서” (2023. 11. 12)
※ 중국 배터리 유형별 설치량
10월 중국 인산철배터리 설치량은 26.8Gwh로 전년동월대비 36%, 전월대비 10.7% 증가하였음. 전체 설치량 중 비중은 68%였음.
3원계 배터리의 설치량은 12.3Gwh로 전년동월대비 13.7%, 전월대비 0.8% 증가하였으며, 비중은 31%였음.
2023년 1월부터 10월까지 중국 인산철 배터리 설치량은 200.6Gwh(비중 68%)였으며, 전년동기대비 48% 증가하였음. 3원계 설치량은 전년동기대비 7%증가하여, 인산철배터리의 성장세가 더 컸음.
자료인용 : Shengang Securities 발간, “전력설비 산업 주간 보고서” (2023. 11. 12)
10월 중국 인산철배터리 설치량은 26.8Gwh로 전년동월대비 36%, 전월대비 10.7% 증가하였음. 전체 설치량 중 비중은 68%였음.
3원계 배터리의 설치량은 12.3Gwh로 전년동월대비 13.7%, 전월대비 0.8% 증가하였으며, 비중은 31%였음.
2023년 1월부터 10월까지 중국 인산철 배터리 설치량은 200.6Gwh(비중 68%)였으며, 전년동기대비 48% 증가하였음. 3원계 설치량은 전년동기대비 7%증가하여, 인산철배터리의 성장세가 더 컸음.
자료인용 : Shengang Securities 발간, “전력설비 산업 주간 보고서” (2023. 11. 12)
※ 10월 중국 ESS용 배터리 판매량 및 수출량
10월 중국 ESS용 배터리 판매량은 총 13.9Gwh로 9월 11.5Gwh대비 20.9% 증가하였음.
이 중 인산철 배터리의 판매량이 13.9Gwh였음.
1월부터 10월까지 중국 ESS용 배터리 누적 판매량은 71.6Gwh였으며, 이 중 인산철 배터리의 판매량은 70.6Gwh였음.
10월 중국 ESS용 배터리 수출은 3.1Gwh였으며, 1월부터 10월까지 누적 수출량은 14.4Gwh였음.
자료인용 : Shanxi Securities 발간 “10월 리튬배터리 산업 월간보고서” (2023. 11. 12)
10월 중국 ESS용 배터리 판매량은 총 13.9Gwh로 9월 11.5Gwh대비 20.9% 증가하였음.
이 중 인산철 배터리의 판매량이 13.9Gwh였음.
1월부터 10월까지 중국 ESS용 배터리 누적 판매량은 71.6Gwh였으며, 이 중 인산철 배터리의 판매량은 70.6Gwh였음.
10월 중국 ESS용 배터리 수출은 3.1Gwh였으며, 1월부터 10월까지 누적 수출량은 14.4Gwh였음.
자료인용 : Shanxi Securities 발간 “10월 리튬배터리 산업 월간보고서” (2023. 11. 12)
※ 국내 주요 전해액 업체 3분기 실적 및 가동률
2차전지 전해액 업체들의 실적이 모두 발표된 가운데, 솔브레인홀딩스와 동화일렉트로라이트는 2분기에 이어 양호한 실적을 보여주었고, 엔켐은 미국과 한국에서의 손실 확대로 다소 아쉬운 실적을 보여주었습니다.
솔브레인홀딩스의 경우는 삼성SDI 헝가리 괴드공장의 배터리 출하량 증가로 인해 유럽 공장의 가동률이 계속해서 상승하는 것으로 보여집니다.
동화일렉트로라이트는 SK온향 EV용 중대형 배터리 물량과 삼성SDI향 IT용 소형 원통형 전지 물량이 다소 증가하면서 2분기에 이어 3분기에도 양호한 실적을 보여주었습니다.
엔켐은 국내 생산시설의 매출이 줄어 들었고, 미국의 경우 9월 이후 얼티엄셀즈 납품 시작에 따라 매출액은 증가하였으나, 비용 증가로 인하여 손실이 확대되면서 상대적으로 부진한 실적을 보여주었습니다.
전해액 납품 가격은 원자재 가격이 하락하면서 계속해서 낮아지는 추세를 보여주고 있으나, 원자재인 리튬염, 첨가제 가격도 함께 내려가고 있기 때문에 타 소재 대비 양호한 이익률을 보여주고 있습니다.
2차전지 전해액 업체들의 실적이 모두 발표된 가운데, 솔브레인홀딩스와 동화일렉트로라이트는 2분기에 이어 양호한 실적을 보여주었고, 엔켐은 미국과 한국에서의 손실 확대로 다소 아쉬운 실적을 보여주었습니다.
솔브레인홀딩스의 경우는 삼성SDI 헝가리 괴드공장의 배터리 출하량 증가로 인해 유럽 공장의 가동률이 계속해서 상승하는 것으로 보여집니다.
동화일렉트로라이트는 SK온향 EV용 중대형 배터리 물량과 삼성SDI향 IT용 소형 원통형 전지 물량이 다소 증가하면서 2분기에 이어 3분기에도 양호한 실적을 보여주었습니다.
엔켐은 국내 생산시설의 매출이 줄어 들었고, 미국의 경우 9월 이후 얼티엄셀즈 납품 시작에 따라 매출액은 증가하였으나, 비용 증가로 인하여 손실이 확대되면서 상대적으로 부진한 실적을 보여주었습니다.
전해액 납품 가격은 원자재 가격이 하락하면서 계속해서 낮아지는 추세를 보여주고 있으나, 원자재인 리튬염, 첨가제 가격도 함께 내려가고 있기 때문에 타 소재 대비 양호한 이익률을 보여주고 있습니다.
※ 솔브레인홀딩스 사업부별 매출액 및 영업이익
솔브레인홀딩스의 주요 사업부는 2차전지재료(전해액 + 리드탭), 디스플레이재료(임가공업), 바이오헬스케어(진단), 반도체(검사장비)로 크게 구분되어집니다.
2차전지재료 중 전해액은 100% 자회사인 Soulbrain HU Kft.(헝가리 공장), Soulbrain MI, Inc.(미국 공장), Soulbrain E&I Malaysia(말레이시아 공장)에서 생산되어지며, 리드탭은 100%자회사인 솔브레인에스엘디가 생산하고 있습니다.
디스플레이와 반도체 검사장비도 솔브레인에스엘디에서 생산되고 있으며, 바이오헬스케어는 진단업체인 미국 ARK Diagnostcis가 담당하며 이 또한 100% 자회사입니다.
솔브레인홀딩스가 홀딩스라는 명칭으로 인해 지주회사로 여겨지고 있지만, 솔브레인 그룹의 핵심 기업 중 하나인 인 솔브레인은 연결 대상 업체가 아니며, 그 외 업체들은 모두 솔브레인홀딩스가 100% 지분을 가지고 있기 때문에 솔브레인홀딩스는 사업회사라고 할 수 있습니다.
디스플레이 임가공업, 바이오헬스케어, 반도체검사장비는 안정적으로 운영되어 이전과 같이 꾸준한 이익을 올려주고 있으며, 최근 2차전지재료 특히 전해액 부문이 헝가리 공장의 본격 가동과 함께 매출과 이익이 크게 상승 중에 있습니다.
향후 솔브레인홀딩스의 미래 이익을 좌우할 분야는 2차전지재료 전해액 부문으로 유럽에서는 SDI의 출하량 증가에 따라 가동률이 올라가고 있으며(SK온 헝가리 공장에도 엔켐과 함께 납품 중), 미국은 SDI의 증설에 맞춰 신규 공장을 가동할 예정에 있습니다.
참고로 SK온 블루오발의 경우 엔켐이 켄터키 1공장 납품이 유력하며, 테네시 1공장은 엔켐, 솔브레인홀딩스, 동화기업 모두에게 기회가 열려 있습니다. (결국 공장을 먼저 안정적으로 가동하는 곳이 기회를 잡을 것으로 보이며, 현지에 생산시설을 이미 가동하고 있고 SK온 조지아공장에 이미 납품 중인 엔켐과 솔브레인홀딩스가 좀 더 유리한 위치에 있다고 보여집니다.)
솔브레인홀딩스의 주요 사업부는 2차전지재료(전해액 + 리드탭), 디스플레이재료(임가공업), 바이오헬스케어(진단), 반도체(검사장비)로 크게 구분되어집니다.
2차전지재료 중 전해액은 100% 자회사인 Soulbrain HU Kft.(헝가리 공장), Soulbrain MI, Inc.(미국 공장), Soulbrain E&I Malaysia(말레이시아 공장)에서 생산되어지며, 리드탭은 100%자회사인 솔브레인에스엘디가 생산하고 있습니다.
디스플레이와 반도체 검사장비도 솔브레인에스엘디에서 생산되고 있으며, 바이오헬스케어는 진단업체인 미국 ARK Diagnostcis가 담당하며 이 또한 100% 자회사입니다.
솔브레인홀딩스가 홀딩스라는 명칭으로 인해 지주회사로 여겨지고 있지만, 솔브레인 그룹의 핵심 기업 중 하나인 인 솔브레인은 연결 대상 업체가 아니며, 그 외 업체들은 모두 솔브레인홀딩스가 100% 지분을 가지고 있기 때문에 솔브레인홀딩스는 사업회사라고 할 수 있습니다.
디스플레이 임가공업, 바이오헬스케어, 반도체검사장비는 안정적으로 운영되어 이전과 같이 꾸준한 이익을 올려주고 있으며, 최근 2차전지재료 특히 전해액 부문이 헝가리 공장의 본격 가동과 함께 매출과 이익이 크게 상승 중에 있습니다.
향후 솔브레인홀딩스의 미래 이익을 좌우할 분야는 2차전지재료 전해액 부문으로 유럽에서는 SDI의 출하량 증가에 따라 가동률이 올라가고 있으며(SK온 헝가리 공장에도 엔켐과 함께 납품 중), 미국은 SDI의 증설에 맞춰 신규 공장을 가동할 예정에 있습니다.
참고로 SK온 블루오발의 경우 엔켐이 켄터키 1공장 납품이 유력하며, 테네시 1공장은 엔켐, 솔브레인홀딩스, 동화기업 모두에게 기회가 열려 있습니다. (결국 공장을 먼저 안정적으로 가동하는 곳이 기회를 잡을 것으로 보이며, 현지에 생산시설을 이미 가동하고 있고 SK온 조지아공장에 이미 납품 중인 엔켐과 솔브레인홀딩스가 좀 더 유리한 위치에 있다고 보여집니다.)