※ 2023년 9월 글로벌 전기차 판매량 및 침투율

Clean Technica 자료에 따르면, 2023년 9월 글로벌 전기차 판매량은 129.11만대로 전년동월대비 24.11%, 전월대비 4.25% 증가하였으며, 침투율은 17%(BEV 비중은 12%)였음.

2023년 1월부터 9월까지 누적 전기차 판매량은 945.3만대로 전년동기대비 38.64% 증가하였음.

2020년 글로벌 전기차 판매량은 311.25만대(YoY 40.84%)였으며, 2021년에는 650만대(YoY 108%), 2022년 1,007.53만대(YoY 56.4%)였음.
침투율은 2021년 9%, 2022년 14%였음. (2023년 현재까지 17%)

글로벌 전기차시장의 빠른 성장은 주로 중국 전기차 시장 성장에 따른 것으로 중국 글로벌 전기차 시장 중 중국의 점유율은 2021년 51%, 2022년 65%였음.

자료인용 : Central China Securities 발간 “배터리 월간보고서” (2023. 12. 12)

※ 중국 전기차 판매량 증가와 배터리 및 소재 가격 하락

● 중국 전기차 판매와 증가율

2020년 판매량 132.26만대, 전년대비 증가율 9.66%
2021년 판매량 350.72만대, 전년대비 증가율 165.17%
2022년 판매량 687.26만대, 전년대비 증가율 95.96%
2023년(10월까지 누적) 판매량 825.71만대 증가율(전년동기대비) : 36.29%


● 중국 배터리 생산량 및 증가율

2020년 생산량 83.42Gwh, 전년대비 증가율 -2.28%
2021년 생산량 219.68Gwh, 전년대비 증가율 163.34%
2022년 생산량 545.22Gwh, 전년대비 증가율 148.19%
2023년(10월까지 누적) 생산량 611.0Gwh, 전년대비 증가율 41.8%


● 중국 전기차 판매량 증가에도 불구, 배터리 및 소재가격이 하락하는 이유

중국에서 전기차 판매량이 계속 증가함에도 불구하고 중국 내 배터리가격과 소재가격이 기대만큼 반등하고 있지 못하고 있습니다.
이는 중국 배터리와 소재의 생산량 증가가 최종 소비처인 전기차 생산량 증가보다 더 컸기 때문으로 해석해 볼 수 있습니다.

2021년부터 중국 전기차 시장은 폭발적인 성장을 시작하였는데, 이에 따라 배터리 및 소재의 생산량 증가도 큰 폭으로 증가하였습니다.
문제는 지난 2년간 배터리 생산량 증가폭이 전기차 판매량 증가폭보다 더 높았다는 것으로 이는 배터리 재고증가로 이어져 배터리가격을 계속해서 하락 시키는 요인이 되었습니다.
소재에 따라 정도의 차이는 있지만 소재의 생산량 증가도 배터리 생산량 증가보다 높았으며, 이것이 현재 리튬 등 여러 배터리 소재의 가격하락이 지속되는 주요 원인 중 하나로 작용하고 있습니다.

특히 중국은 전통적으로 내수시장의 성장을 디딤돌로 과잉 생산된 제품을 해외시장에 판매하면서 산업이 커져가는 구조를 가져갔으나, 배터리의 경우는 미국 IRA를 비롯한 서방국가들의 대중국 견제로 인하여 과잉 생산된 배터리의 해외수출 또한 원활하지 못한 상황입니다.


배터리가격 및 소재가격이 반등을 하기 위해서는 배터리 생산량 증가를 뛰어넘는 전기차 판매량 증가가 나타나거나, 배터리 생산량 증가폭이 전기차판매량 증가보다 낮아져야 할 것으로 보여집니다.
참고로 아직까지는 전체 배터리 생산량에서 ESS용 배터리 비중이 크지는 않기 때문에 전기차 판매 수치가 중요합니다.

2023년 10월 누적기준으로 전기차 판매 증가율이 32.69%였으며, 배터리 생산량 증가율은 41.8%를 보여주고 있습니다.

그러나 주목해볼 점은 2023년 하반기로 올수록 배터리 생산량 증가율이 계속해서 낮아지고 있다는 점입니다.
2023년 10월 배터리 생산량 증가율 YoY 23.15%, 전기차 판매량 증가율 YoY 30.53%
이는 시장이 서서히 균형점을 찾아가고 있다는 의미로 해석할 수 있으며, 전기차의 수요에 큰 문제가 생기지 않는 이상 현재 시점이 배터리 및 소재가격의 저점일 가능성이 높습니다.

또한 2023년까지는 중국 전기차 시장이 글로벌 전기차 시장을 이끌어 왔지만, 2025년 이후부터는 미국을 중심으로 글로벌 전기차 시장이 성장할 것으로 보이며 특히 미국 시장에는 중국산 배터리가 들어가기 어려운 구조를 지니고 있기 때문에 글로벌 배터리 시장은 한국, 일본 배터리 업체들을 중심으로 강한 성장세를 보여줄 것으로 전망되고 있습니다.

※ COP28의 의미

이번 COP28은 200여 참여국들이 석유, 천연가스, 석탄을 모두 포함하는 화석연료 의존에서 벗어나기 위한(Transitioning away) 조치에 대해 처음으로 합의했다는 점에서 매우 큰 의미를 지니고 있음.

2년전 COP26에서 화석연료 가운데 석탄의 단계적 감축만 합의했을 뿐, 석유와 가스의 감축은 산유국들의 강력한 반대로 합의에 이르지 못하였음.
이번 COP28은 산유국을 포함한 참여국 모두가 화석연료 전반에 걸친 감축에 합의했다는 점이 중요.
단계적 퇴출이 아닌 전환이라 명시했다는 점에서 비판하는 쪽도 있으나, 산유국과 합의를 통해 화석연료에서 재생에너지로 전환한다는 방향을 공식화 한 것임.

이번 COP28로 글로벌적인 재생에너지(태양광, 풍력, 수력, 원전 등) 전환 및 전기차 전환이 더욱 가속화될 전망.

----
※ COP28 주요 최종 합의사항

지난 2015년 파리에서 열린 COP21에서 200여 국가들이 장기적으로 지구 온도 상승을 1.5도로 제한하는 원칙에 합의하였으나, 구체적인 방법에 대해서는 합의를 이루지 못하고 있었음.
이러한 상황이 지속된다면, 2100년까지 약 2.7도의 기온 상승이 있을 것이라는 경고가 계속되어 왔었음.

이번 COP28에서는 지구 온도상승을 1.5도로 제한하기 위한 구체적인 방안들이 최종 합의되었음.

1. 2030년까지 글로벌 재생에너지 생산량을 3배 늘리고 에너지 효율 개선 속도를 2배 증가시킴.

2. 석탄발전을 단계적으로 줄이기 위한 노력을 가속화함.

3. Net-Zero를 위한 에너지 시스템을 구축하며 2050년 이전이나 전후로 무탄소/저탄소 연료를 사용

4. 2050년까지 Net-Zero를 달성하기 위해 2030년까지 에너지 체계를 화석연료에서 벗어나는 전환(Transitioning away)를 가속함.

5. 재생에너지와 원자력, CCUS, 저탄소 수소생산과 같은 무탄소, 저탄소 기술을 가속화함.

6. 메탄 배출을 계속 줄여, 2030년까지 실질적 감축을 달성함.

7. 신속한 저탄소 자동차(전기차, 수소차 등)를 활용하여 교통 부문의 배출 감소를 가속화함.

8. 화석연료 보조금을 가능한 빠르게 단계적으로 폐지함.

https://www.bbc.com/news/science-environment-67143989
https://n.news.naver.com/article/001/0014389083?sid=104

※ 전기차, 이동수단에서 공간활용으로 진화

2007년 애플 아이폰 출시로 대표되는 스마트폰의 등장은 인류 문화사적으로도 의미가 있는 혁명과 같은 일이었음.

피쳐폰과 스마트폰의 차이의 시작은 전화기 자체가 디스플레이가 되고 자판과 카메라 렌즈와 같은 부속기기들의 제거 혹은 소형화에서 비롯.
이러한 편리성을 기반으로 다양한 디바이스들이 스마트폰으로 통합되면서 사람들이 스마트폰에 머무르는 시간이 기하급수적으로 늘어났고 이는 인류사의 혁명으로 이어졌습니다.

이러한 일들이 불과 10-15년이라는 짧은 시간에 걸쳐 일어나게 되었음.

즉, 스마트폰이 가져온 혁명은 인류 라이프 스타일을 변화시켰기 때문에 가능

전기차도 스마트폰과 마찬가지로 이동수단에만 국한되지 않고, 공간혁명으로 연결되어 인류의 라이프스타일을 근본적으로 변화시킬 잠재력을 지니고 있음.

전기차로 인해 인간의 라이프스타일이 근본적으로 변화하기 위해서는 전기차에서 머무르는 시간이 획기적으로 늘어나야 하며, 그것을 가능하게 하기 위한 편리성이 뒷받침 되어져야 함.

전기차는 탑재된 배터리 전력을 외부로 가져올 수가 있으며 (V2L, Vehicle to Load), 공간을 사용자의 편의에 따라 다양하게 제작할 수 있음.

전기차 내에서 다양한 가전제품 및 전자기기 사용을 가능하게 해주어, 업무나 취미활동 또는 휴식 등의 편의성을 제공해줄 수 있음.

전기차는 여유 공간의 확보와 전력사용의 편리성이 합쳐질 수 있는 최적의 조합을 가지고 있으며, 이러한 조합은 사람들로 하여금 전기차 내에서 머무르는 시간을 획기적으로 늘려줄 것.

스마트폰이 그러했듯, 전기차에서 머무르는 시간이 늘어나면 이를 바탕으로 라이프 스타일이 변하게 되며 다양한 영역의 변화로 이어질 수 있음.


하이브리드 전기차, 수소차와 E-퓨얼을 활용한 내연차는 환경적인 측면에서 긍정적인 면을 가지고 있지만, 내연차의 시스템을 기반으로 하고 있기 때문에, 공간활용이 매우 제한적일 수 밖에 없음.


배터리 산업은 전기차 뿐만 아니라 다양한 산업에서의 성장 잠재력을 지닌 산업임.
열에너지의 시대에서 전기시대로 전환되고 있는 과정임을 이해한다면 배터리 산업성장은 시간의 문제일 뿐.

--------

※ 기아, CES 2024에서 PBV 콘셉트카 3종 공개

기아가 CES 2024에서 목적기반차량(PBV, Purpose Built Vehicle) 3종을 공개하며 전기차에 대한 미래 비전을 공개할 예정.
기아는 2030년까지 연간 150만대 이상의 PBV를 판매할 계획이며 이를 위해 현재 화성에 세계 최초의 PBV전용 공장을 건설 중이며, 추가로 2번째 PBV 공장 신설을 추진 중

● PBV(Purpose Built Vehicle)란?

PBV는 맞춤형 자동차로 자동차를 차주의 라이프스타일에 맞추거나 종사하는 직종에 맞춰 제작된 차량을 의미함.
이런 맞춤형 자동차가 가능해지는 이유는 전기차의 모듈화된 플랫폼 때문.
전기차는 C세그먼트급 헤치백부터 7인승 대형 SUV 설계까지 대응할 수 있는데, 엔진, 변속기, 연료탱크, 드라이브샤프트를 위한 공간이 없기 때문에 유연한 구조가 가능해짐.

이를 통해 전기차는 이동식 오피스, 스토어, 무인 자율주행 차량, 배송차량, 다인승 셔틀 등 다양한 용도로 제작될 수 있음.

해외에서도 GM, 리비안 등이 PBV를 준비중에 있음.

https://blog.naver.com/nihil76/223269019022
https://n.news.naver.com/mnews/article/015/0004925522?sid=101
https://www.motorgraph.com/news/articleView.html?idxno=30005

※ IRA Section 45X와 전해액

Eligible components include certain solar energy components, wind energy components, inverters, qualifying battery components, and applicable critical minerals.

IRA의 세부지침인 Section 45X에 따르면, 태양광/풍력 부품, 인버터, 배터리 부품과 핵심광물이 생산세액공제(AMPC) 대상에 포함되어져 있는 것으로 나옵니다.

(D) Electrochemically active materials. Electrochemically active materials that contribute to the electrochemical processes necessary for energy storage means battery-grade materials that enable the electrochemical storage within a commercial battery technology. In addition to solvents, additives, and electrolyte salts, electrochemically active materials that contribute to the electrochemical processes necessary for energy storage may include electrolytes, catholytes, anolytes, separators, and metal salts and oxides. (Page 79)

여기서 주목해 볼 만한 것은 배터리 부품인 전해액과 핵심광물인 전해질염, 용매, 첨가제도 함께 포함되어져 있다는 점입니다.

즉, 전해액도 AMPC 세액공제 대상에 포함되어진 것으로, 2024년 2월 22일 45X가 최종 확정되면 현재 미국에서 생산중인 전해액 업체들은 생산세액공제를 신청할 수 있다는 의미가 됩니다.

현재 미국에서 전해액을 생산하고 있는 업체인 엔켐과 솔브레인홀딩스는 바로 생산세액공제 대상이 될 수 있습니다. 타 분리막 및 전해액 업체들도 향후 미국에 생산시설을 건설하고 가동에 들어가면 그 대상이 될 수 있습니다.

------
미국 재무부와 국세청은 2023년 12월 14일 IRA 세부지침인 Section 45X(Section 45X Advanced Manufacturing Production Credit of the International Revenue Code)을 발표하였음.

45X에 대한 최종 지침은 60일간의 의견수렴을 거쳐, 2024년 2월 22일 공청회를 거쳐 최종 확정될 예정.

IRA의 45X 조항은 태양광, 풍력, 인버터, 배터리(셀, 모듈, 부품) 및 핵심광물 등을 미국 내에서 생산할 때 생산세액공제를 제공. (AMPC)
생산세액공제는 2030년부터 단계적으로 감소하여 2032년 완전히 감소하며, 공제 금액은 생산되는 부품과 판매되는 부품에 따라 달라짐.

https://www.jdsupra.com/legalnews/treasury-irs-release-section-45x-4368196/

Section 45X(Section 45X Advanced Manufacturing Production Credit)

리튬메탈배터리는 전고체 배터리, 리튬황 배터리와 함께 가장 강력한 차세대 2차전지라고 할 수 있습니다.

개인적으로 전고체의 상용화보다는 리튬메탈배터리의 상용화가 더 빠를 것이며, 전고체 배터리 시장 파이를 상당부분 잠식할 수 있다고 보고 있습니다.
전고체 배터리는 산화물계 배터리가 소형 IT제품용으로 많이 활용되어질 것으로 보이며, 차세대 전기차용 배터리는 황화물계 전고체배터리 보다는 리튬메탈배터리가 좀 더 빠르고 폭 넓게 사용될 수 있다고 생각합니다.

------

※ 리튬메탈 배터리 (음극에 리튬 금속을 사용하는 배터리를 통칭)

리튬배터리에 사용되는 흑연의 이론 용량은 372mAh/g인데 비해 리튬 금속의 이론 용량은 3860mAh/g로 10배 이상임.
리튬은 표준수소전극(SHE) 대비 -3.040v로 낮은 전위와 0.534g/㎤의 낮은 밀도를 갖고 있어 차세대 음극물질로 주목을 받고 있음.

리튬메탈 음극재는 동박에 수십나노미터 두께의 리튬금속 호일을 입히는 방식으로 만들어 짐.
리튬 금속 자체의 무게가 가볍고 두께도 흑연보다 훨씬 얇아 기존 흑연이나 실리콘 음극재보다 배터리의 크기나 부피를 크게 줄일 수 있음.

리튬메탈은 리튬이온배터리 뿐 아니라 전고체, 리튬황 배터리 등 차세대 배터리의 음극물질로도 활발히 연구되고 있음.


● 리튬메탈 배터리의 난관 : 덴드라이트 현상

리튬메탈 배터리가 극복해야 할 가장 문제는 덴드라이트(Dendrite) 현상임.
덴드라이트는 충전시 음극으로 이동한 리튬이온이 수지상(나뭇가지 모양의 결정)을 형성하는 현상.
흑연의 경우 리튬이온이 안정적인 흑연의 층상구조로 삽입되기 때문에 덴드라이트가 잘 발생하지 않는 반면, 리튬메탈은 음극으로 이동한 리튬이온이 곧바로 리튬금속과 환원반응을 일으켜 음극 표면이 쉽게 전착됨. 전착된 리튬이 계속 자라 분리막을 뚫고 양극에 닿으면 단락이 발생하여 배터리 폭발이 발생.

덴드라이트는 배터리의 수명에도 양향을 미침.
음극과 전해질 사이에 형성되는 SEI(Solid Electrolyte interface)층은 전해액과 리튬의 접촉을 막아 전해액에 의한 리튬의 부식을 방지함.
그러나 덴드라이트로 리튬이 균일하게 전착되지 않고 한곳에 집중되면 SEI층이 손상돼 충방전 효율이 떨어지게 되어 배터리 용량도 크게 감소함.


● 리튬메탈 배터리 개발 현황

○ LG에너지솔루션

지난 12월 7일, LG에너지솔루션과 KAIST 김희탁 교수 공동연구팀은 1회 충전에 900km, 400회 이상 충방전이 가능한 리튬메탈 배터리 연구 결과를 공개.

붕산염-피란(borate-pyran) 기반 전해액을 세계 최초로 적용하여 기술적 난제를 해결했다고 설명.
붕산염-피란 전해액은 리튬금속 음극 표면에 형성된 SEI를 치밀한 구조로 재설계해 전해액과 리튬간의 부식 반응을 차단하여, 덴드라이트와 부식 문제를 동시에 해결할 수 있음.

○ SES AI (미국)

SES AI는 전고체 배터리 개발로 출발하였으나, 리튬메탈배터리로 방향을 전환하였으며, CEO인Qicaho Hu 박사는 “전고체는 갈 길이 너무 멀고, 하이브리드 리튬메탈이 최종단계(End Game)”이라고 의견을 피력.

지난 12월 13일 주요 완성차 업체 한 곳과 리튬메탈 배터리 B샘플 양산을 위한 공동개발협약(JDA)을 체결.
2021년 SES AI는 GM, 혼다, 현대차 등과 A샘플에 대한 JDA를 맺은 바 있으며, 이번에 이들 중 한 곳과 B샘플 계약을 맺음.
B샘플의 완료는 모듈과 팩 기술의 위험이 완전히 제거된 것이며 공급망과 제조공정에서 어떤 리스크도 없다는 것을 의미
향후 C, D샘플 과정을 거치면 전기차에 탑재할 수 있음.
B 샘플 테스트는 통상 1-2년, C,D 샘플 테스트는 1-2년이 소요됨.
UAM에도 적용할 계획
2025년경 리튬메탈 배터리 상용화 목표

SES AI는 2016년 리튬메탈배터리 시제품을 제작.
SK는 2018년, 2021년 두차례에 걸쳐 SES AI에 투자 현재 지분 12.7%를 확보 중이며, 현대차도 1억달러를 투자.

○ 롯데케미칼

2022년 11월 28일, 리튬메탈음극재의 불안정성을 해결하기 위한 고분자계 고체전해질 기반 “분리막 코팅소재 제조 기술”을 국내 최초로 개발하고 국내 특허 출원을 완료.
이 기술은 리튬이온의 흐름성을 개선하는 소재를 리튬메탈배터리의 분리막에 코팅해 덴드라이트 현상을 억제하는 것이 핵심.
해당 기술을 통해 500회 충방전, 90%이상의 용량 보존이 가능.

롯데케미칼은 2021년 리튬메탈 음극재 개발을 하는 미국 스타트업 소일렉트(SOELECT)에 지분을 투자하고 JDA를 체결.
양샤는 2025년까지 미국 현지에 약 2억달러 규모로 Gwh급 리튬메탈 음극재 생산시설 구축을 검토 중.

○ 포스코그룹 + SKC

포스코그룹과 SKC는 리튬메탈음극재 등 차세대 음극 소재 공동개발과 소재생산을 위한 공정기술 개발 등을 협업하기로 업무협약을 체결

포스코그룹은 2017년부터 리튬메탈음극재에 대한 연구개발을 시작하였으며 2026년 상용화 예정.

리튬메탈 음극재 제조에 있어 동박 기술이 중요해 포스코는 SKC와 협력을 통해 리튬메탈음극재 상용화를 가속화할 계획.

https://view.asiae.co.kr/article/2023121423004264138
https://www.tfmedia.co.kr/news/article.html?no=144895
https://n.news.naver.com/mnews/article/092/0002314046?sid=105
https://n.news.naver.com/mnews/article/015/0004925045?sid=101

시장에서 다소 오해하고 있는 부분이 2차전지 소재업체들의 미국 생산공장이 완공하면 바로 납품이 진행될 수 있는 것으로 알고 있는데, 신규공장의 양산 및 납품이 생각보다 쉽지 않다는 점입니다. (샘플 납품이나 시양산과 양산납품은 그 차이가 매우 큽니다.)

제가 미국 전해액 수혜기업으로 엔켐과 솔브레인홀딩스 만을 언급하는 이유도 현지에서 이미 양산을 하고 있는 업체와 그렇지 못한 업체 간의 차이가 매우 크기 때문입니다. (여기에 더해 업체간의 관계도 중요합니다.)

타 업체에 대해서 부정적으로 얘기할 생각은 없지만(이들 업체들도 미래에는 북미시장에서 지금보다 훨씬 큰 성장을 이룰 것이라고 보고 있습니다.),
2022년말 준공한 덕산테코피아의 공주공장이 아직 양산납품을 못하고 있고, 2021년 완공된 동화기업의 헝가리공장이 아직까지 양산납품을 못하고 있는 점을 생각해 본다면, 미국 신규공장 양산납품이 왜 쉽지만은 않을 것이라고 보는 관점도 고민해 볼 수 있다고 봅니다.
참고로 동화기업의 헝가리 공장은 2024년 하반기에 양산납품이 가능할 것으로 보고 있습니다. (원래 SDI향으로 지어졌으나 현재는 SK온향 납품이 먼저 이뤄질 것으로 보여집니다.)


※ 신규공장과 4M(four M) 검사

● 4M검사

4M : Man, Machine, Material, Method
4M은 작업자(Man), 기계설비(Machine), 재료(Material), 작업방법(Method)의 4가지 생산요소를 지칭

Man : 현장 작업자들의 숙련도 및 상태를 전반적으로 체크함.
Machine : 기계 설비에 대한 전반적인 체크를 진행.
Material : 원자재 전반에 대한 공급 및 품질을 체크함. 각각의 원자재 업체 및 품질에 대한 점검도 반드시 진행.
Method : 작업방식, 제조순서, 검사방법 등 제품 제조에 대한 모든 사항을 점검.

제조업에서는 이 4가지를 생산/품질에 직접적인 영향을 미치는 가장 중요한 요소로 보며 양산 후에도 지속적으로 관리를 해야합니다.
납품사는 이 4가지 중 하나만 변경이 되도 고개사에게 반드시 신고를 하고 검증을 받아야 제품을 납품할 수 있습니다.

특히 글로벌 배터리업체와 완성차 업체가 고객사일때는 매우 엄격한 4M검사가 진행되는데, 모든 산업 중에서 자동차 업체들의 4M검사의 난이도가 가장 높다고 할 수 있습니다.

때문에 자동차용 2차전지 소재를 납품하는 업체들은 생산시설에 대한 매우 엄격한 관리가 필수적입니다.

● 미국 신규공장 가동의 어려움

신규공장의 경우 4M검사의 강도는 매우 높을 수밖에 없는데, 특히 미국과 같이 제조업 인프라가 좋지 못한 지역은 훨씬 더 까다로운 4M검사가 요구될 수 밖에 없습니다.

미국은 작업자들의 숙련도가 떨어지기 때문에, 중국이나 한국에서 보다 훨씬 더 긴 교육기간이 필요하고 이들 미국인 작업자들에 대한 고객사 기준을 맞추기가 매우 어렵습니다.
참고로 유럽의 경우, 현지 인력보다는 베트남이나 몽골, 필리핀 등 아시아 작업자들을 활용할 수 있지만 미국은 강도 높은 노동법으로 미국 국적 외 노동자들을 활용하기가 어렵습니다.

미국에 진출한 제조업 업체들이 인력에 대해서 어려움을 겪고 있다는 것은 모두가 인지하고 있는 바이며, 특히 중소기업의 경우 더욱 큰 어려움을 겪을 수밖에 없는 구조입니다. 고객사는 납품업체들에게 훨씬 더 가혹한 기준을 요구합니다.

미국은 GM, Ford, Stellantis, Tesla와 같은 완성차업체가 JV등의 형식으로 배터리를 생산하며, 가장 보수적인 완성차 업체들이 최종 결정권을 가지고 있다는 점을 항상 염두 해 둬야 합니다.

인력 뿐 아니라 기계설비, 원재료, 작업방법 등에 대해서도 미국 신규공장의 경우 매우 엄격한 검사를 받을 수밖에 없습니다.
전해액의 경우 원재료에 대한 부분이 다른 소재대비 까다로운데, 특히 미국에서는 IRA로 인하여 원재료의 안정적 소싱과 원재료에 대한 검증이 어려울 것입니다.

신규공장에 대한 4M검사는 국내 기준으로 생산시설이 완공된 이후 빠르면 6개월에서 통상 1년 정도가 소요되는데, 미국에 경우는 국내보다 더 오랜 시간이 걸릴 것으로 보여집니다.


● 전해액 업체와 원재료 소싱

전해액은 여러 재료들을 배합하여 만드는 특성을 지니고 있습니다.
때문에 전해질염, 용매, 첨가제와 같은 다양한 원재료에 대한 관리가 그 어떤 소재보다 중요합니다. (양극재와 더불어 가장 원재료에 대한 관리가 중요한 소재입니다.)

전해액 업체는 고객사로부터 모든 종료의 원재료들 함께 검증하고 제품을 만들 때 승인 받아야 하며, 승인된 원재료는 임의로 바꿀 수가 없습니다.
예를 들면, 전해질염의 경우 LG에너지솔루션은 DFD의 LiPF6를 사용하고, SK온은 Yongtai의 LiPF6를 주로 사용하는 것과 같이, LiPF6는 각 업체마다 물성이 다르기 때문에 한번 원재료가 정해지면 큰 문제가 생기지 않는 이상 해당 배터리에서는 계속해서 그 업체의 원재료를 사용합니다.

이는 고성능배터리(하이니켈)로 갈수록 이러한 경향이 두드러집니다. NCM 111/523/622와 같이 어느정도 범용화가 이뤄진 배터리는 레시피가 안정화되어 있고, 사용되는 원재료가 다양하지 않아 하이니켈 배터리 보다는 까다롭지 않습니다.

이런 이유로 하이니켈 배터리용 전해액을 공급하는 전해액업체는 해당 원재료 업체들과의 안정적 공급라인 확보가 중요합니다. 엔켐이 DFD와 Shida와 JV를 맺는 이유도 이와 같습니다.

하이니켈배터리는 각 배터리업체마다 다르지만 수십가지의 다양한 전해질염, 용매, 첨가제를 사용합니다. 때문에 전해액 업체들에게 안정적 원재료의 확보가 매우 중요하며, 특히 IRA로 인해 중국산 원재료에 대한 제한이 엄격해진 상황에서 원재료의 수직계열화 및 안정적 확보는 여부는 매우 중요할 수 밖에 없습니다.

※ 중국 리튬 밸류체인 분석 (1)

현재 중국의 전기차/2차전지 산업 생태계는 업스트림과 다운스트림의 분위기가 서로 다른데, 다운스트림인 전기차 및 배터리 업계는 전기차 판매 호조(11월 중국 전기차 판매량 107.4만대로 역대 최대 기록)로 좋은 분위기를 보여주는 반면,
주요 소재단인 양극재, 탄산리튬, 리튬광석 시장은 여전히 좋지 못한 모습을 보여주고 있습니다.

이러한 모습을 보여주고 있는 가장 큰 원인은,
1) 배터리업체들의 재고가 너무 많은 점과 2) 해외 수입 리튬광석(염호리튬염 포함)의 양이 여전히 많다는 점입니다.
오랜 기간 과잉생산으로 누적된 배터리 높은 재고로 업체들은 자체 재고를 소진하면서 전기차 시장 수요를 대응하고 있어, 아직까지 다운스트림의 온기가 업스트림으로 전달되지 않고 있습니다.

그러나 중국 전기차 판매량이 현재와 같은 높은 판매량을 계속해서 보여준다면, 현재 침체되어 있는 소재시장도 멀지 않은 시일안에 반등할 것으로 보여집니다.
또한 탄산리튬 현물가격이 계속해서 하락함에 따라, 고비용 리튬생산 Capa가 정리될 가능성도 보여지고 있어 향후 전체 중국 배터리 산업은 안정적으로 유지되면서 우상향하며 발전할 것으로 현지에서는 분석하고 있습니다.

앞으로 중국 2차전지 소재 특히 탄산리튬 현물가격의 반등의 핵심은 중국 배터리업체들의 재고추이가 될 것으로 보여 집니다.

------
배터리급 탄산리튬 가격은 지난 6월 중순 31.5만위안/톤을 기록한 이후 지속적인 하락세를 보였고, 7월 탄산리튬 선물이 출시되면서 현물 가격 하락속도가 더욱 빨라져 현재 60%넘는 하락률을 보여주고 있음.

탄산리튬 가격이 빠르게 하락하면서 9월부터 탄산리튬 제조업체들의 수익성이 악화되면서 일부 업체들이 생산을 중단하기 시작하여, 10월 약 8,000톤의 탄산리튬 생산이 감소하면서 가격이 소폭 반등하였으나, 11월들어 수요가 여전히 약한 상황에서 업스트립의 리튬염 공장들이 잇달아 재가동되고, 칠레산 탄산리튬 수입량이 1.67만톤으로 크게 증가하면서 탄산리튬 현물가격은 다시 크게 하락하기 시작하였음.

12월 현재 배터리급 탄산리튬가격은 10.7만 위안/톤이며, 장기공급 가격은 10.5 – 10.8만위안/톤이며 스팟 거래 가격은 9.6 – 9.8만위안/톤 까지 하락하여, 중국 장시성 탄산리튬 제련공장들의 생산원가 이하로 시장가격이 하락하였음.

현재 탄산리튬 현물의 펀더멘털이 매우 취약하고, 재고량과 선물시장에 등록된 탄산리튬의 수량이 현격한 차이를 보여주고 있는 가운데, 지난 몇일 간 탄산리튬 선물가격이 급변동 하였음.


● 수요단
○ 전기차 시장
1. 생산량과 판매량이 동시에 사상 최고치를 경신하였음.

2023년 11월 중국 전기차의 생산과 판매는 각각 107.4만대와 102.7만대로 전년동월대비 각각 39.8%와 30.6% 증가하였고, 전월대비로도 각각 8.6%, 7.4% 증가하였음.

11월 전기차 생산과 판매량은 사상 처음으로 100만대를 돌파하였으며, 2023년 1월부터 11월까지 누적 생산량은 837.7만대로 전년동기대비 34.1%증가하였고, 누적 판매량은 825.8만대로 전년동기대비 36.3% 증가하였음.

2. 11월 중국 전기차 수출 증가속도는 둔화되었으나 연간으로는 여전히 고성장을 기록

2023년 11월 중국 전기차 수출은 9.7만대로 전월대비 21.8%감소하였고, 전년동월대비로는 2.1% 증가하였음.
2023년 1월부터 11월까지 중국 전기차 누적수출은 104.2만대로 전년동기대비 75.7% 증가하였음.

11월 중국 전기차 수출증가율은 감소하였으나, 연중으로는 여전히 고성장을 기록 중에 있음.

3. 안정적인 수요 증가 기대감 회복

지난 9월과 10월 대비 전기차 생산 및 판매가 전월대비 증가하면서 전기차에 대한 수요 증가에 대한 기대감이 점차 회복되고 있으며, 생산량도 2개월 연속 전월대비 판매량을 웃돌아 전기차업체들의 향후 전망이 좋아지고 있음.

4. 전기차 재고 상승

제조업체들의 심리회복과 전기차에 대한 소비자 수요의 점진적인 회복으로 전기차의 누적 재고가 증가 중에 있음.
11월 기준 누적 전기차 재고는 58만대로 전월대비 11.3%, 전년동월대비 33% 증가하였음.

전기차 전체 재고 중, 업체들의 공장재고 증가속도가 유통판매업자들의 재고증가속도보다 빨라, 전기차에 대한 수요가 안정적임을 보여주고 있음.
11월 전기차 재고 중 업체들의 공장재고는 21.8만대로 전년동월대비 59.1%, 전월대비 14.1% 증가하였으며, 유통판매업자들의 재고는 36.2만대로 전년동월대비 21%, 전월대비 9.7% 증가하였음.


○ 전기차용 배터리

1. 배터리 생산량과 설치량이 동시에 증가 중

2023년 11월 중국 전기차용 배터리 생산량은 79.9Gwh로 전년동월대비 24.9%, 전월대비 13.4% 증가하였으며, 이 중 LFP배터리 생산량은 51.4Gwh로 전년동월대비 31.4%, 전월대비 11.0% 증가하였음. 3원계 배터리의 생산량은 27.8Gwh로 전년동월대비 14.9%, 전월대비 17.8% 증가하였음.

2023년 1월부터 11월까지 중국 전기차용 배터리 생산량은 628.7Gwh로 전년동기대비 28.5% 증가하였으며, 이 중 LFP배터리의 누적 생산량은 416.2Gwh로 전년동기대비 40.1% 증가하였음.
3원계배터리의 누적 생산량은 211.7Gwh로 전년동기대비 10.57% 증가하였음.

11월 중국 전기차용 배터리의 설치량은 44.9Gwh로 전년동월대비 31.1%, 전월대비 14.5% 증가하였으며, 이 중 LFP배터리의 설치량은 29.2Gwh로 전년동월대비 26.4%, 전월대비 8.6 증가하였음.
3원계배터리의 설치량은 15.7Gwh로 전년동월대비 42.7%, 전월대비 27.6% 증가하였음.

2023년 1월부터 11월까지 중국 전기차용 배터리 설치량은 339.7Gwh로 전년동기대비 31.4% 증가하였으며, 이 중 LFP배터리 누적 설치량은 230Gwh로 전년동기대비 44.6% 증가하였으며, 3원계 배터리 누적 설치량은 109.5Gwh로 전년동기대비 10.7% 증가하였음.

2. 배터리 업체들의 생산 계획은 비교적 신중한 편

9월부터 11월까지 전기차용 배터리 업체들의 전월대비 생산량 증가율은 전기차 시장 증가율에 비해 비교적 신중한 편임.
설치량 증가율이 생산량 증가율에 비해 현저히 빠르지만 여전히 설치량 보다 생산량이 훨씬 많기 때문에 생산량을 빠르게 늘리기 어려운 상황임.

3. 배터리 누적 재고량은 계속 증가 중이며, LFP배터리의 재고가 큰 비중을 차지.

2023년 11월까지 배터리 생산업체들의 공장 내 누적재고는 184.5Gwh이며, 이 중 LFP배터리의 누적재고가 160.8Gwh, 3원계 배터리의 누적재고는 23.4Gwh임.

설치량 증가율이 생산량 증가율보다는 높지만, 생산량의 절대 수치가 설치량 수치보다 여전히 높아 배터리 재고가 계속 누적되고 있음.
현재 월 설치용량 기준으로 LFP배터리의 재고는 5개월치이며, 3원계 배터리의 재고는 1개월치 임.


○ 양극재

1. LFP, 3원계 양극재 모두 생산량 감소

11월 LFP 양극재 생산량은 13.7만톤으로 전월대비 5.7% 감소하였고, 3원계 양극재 생산량은 4.6만톤으로 전월대비 9.3% 감소하였음.
배터리 업체들의 높은 누적재고로 인해 상위 양극재 업체들의 주문 상황이 좋지 못함.

12월 양극재 생산량은 11월대비 계속 감소할 것으로 보여지며, 샘플 데이터에 따르면 12월 LFP양극재 생산량은 12.4만톤으로 11월대비 9.1%감소할 것으로 전망되고 있음.
12월 3원계 양극재 예상 생산량은 4.2만톤으로 11월대비 8.4% 감소할 것으로 전망됨.

2. 탄산리튬 구매 수요가 비교적 약함.

12월 탄산리튬의 구매 수요는 여전히 약한 편임.
BYD의 탄산리튬 자체 조달량이 100%에 가까우며, 후난성 탄산리튬업체들을 비롯한 업체들의 장기 및 스팟 공급물량이 기본적인 양극재 업체들의 수요를 충족시킬 수 있음.
이들 업체들의 탄산리튬 장기 및 스팟 공급량은 양극재업체들의 수요량의 80%이상을 충족시켜줄 수 있을 것으로 예상됨.

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1785341766264113530

※ 중국 리튬 밸류체인 분석 (2)

● 공급단

○ 리튬광석

1. 리튬광석의 수입이 지속적으로 증가

주요 리튬광석의 해외로부터 수입되고 있으며, 리튬광석의 수입량 추이는 중국 내 탄산리튬 생산량에 중요한 영향을 미치고 있음.
최신 세관 자료에 따르면, 10월 중국 리튬광석 수입량이 45.9만톤으로 전년동월대비 80.3% 증가하였으며, 전월대비로는 7.99% 감소하였음.
이 중 호주산 리튬광석의 수입량은 34.6만톤으로 전월대비 13.3% 감소하였음.

2023년 1월부터 10월까지 중국의 리튬광석 수입량은 362.1만톤으로 전년동기대비 65.9% 증가하였으며, 이 중 호주산 리튬광석의 수입량은 297.6만톤으로 전년동기대비 48.7% 증가하였음.

2. 리튬 광석 재고는 높은 수준을 유지

9월과 10월 리튬광석 수입을 종합하면 단기적으로는 중국 내 리튬광석 공급이 상대적으로 느슨한 상태이나 여전히 많은 량의 리튬광석 재고가 있는 상황임.
현재 리튬광석 재고는 14.9만톤이며, 이 중 항구재고가 4.9만톤, 내륙 창고(소재업체 내 재고 제외) 재고는 10만톤임.

○ 탄산리튬

1. 중국 생산량 소폭 감소

12월 탄산리튬의 생산량은 4.005만톤으로 11월보다 0.3% 감소할 것으로 예상됨.
생산량이 약간 감소할 것으로 예상되는 이유는
1) 장시지역 탄산리튬 업체들의 생산원가가 판매가를 밑돌면서 생산량이 감소하고 칭하이성 염호가 계절적 영향으로 감산에 들어가 생산량이 감소했기 때문임. 그러나
2) 쓰촨성 일부 제조업체들이 11월 생산 중단 및 보수가 완료된 이후 12월 생산량이 증가하였으며 산둥성 제조업체들의 생산량이 증가하였기 때문임.

2. 탄산리튬 수입량 대폭 증가

칠레는 중국의 주요 탄산리튬 수입국이며, 칠레에서 수출된 탄산리튬의 약 80 – 90%가 중국으로 수출되기 때문에 칠레의 탄산리튬 수출데이터는 중국의 탄산리튬 수입에 대한 중요한 지표임.

2023년 10월과 11월 칠레의 중국 탄산리튬 수출은 각각 16,791톤, 13,592톤이었으며, 1월부터 11월까지 총 126,586톤이었음.
10월과 11월 칠레로부터 수입한 탄산리튬은 중국이 같은 기간 수입한 전체 탄산리튬 수입 중 약 24%를 차지하는 수량임.

칠레산 탄산리튬 생산원가가 비교적 낮기 때문에 현재 탄산리튬 가격 상황에서 칠레산 탄산리튬의 대량 수입은 중국 내 탄산리튬가격 하락의 한 요인으로 작용할 수 있음.

3. 기업 생산 재고 낮음.

재고 측면에서 중국의 주요 리튬염 업체들은 주로 장기계약 비율이 높고, 생산량도 장기공급을 위한 위탁 생산 비율이 높기 때문에 현재 수출할 수 있는 벌크 수량은 적고 판매 가능한 탄산리튬 재고도 낮은 편임.

● 기타 측면

1. 가격 할인

한 대형 배터리 업체는 탄산리튬 제조업체에게 10%로의 가격할인을 요구하고 있으며, 다른 배터리 업체들도 6 – 8%의 가격 할인을 요구하고 있음.

현재 리튬염 공장과 고객사들간의 2024년을 위한 장기공급 협상을 진행 중에 있으며, 판매측과 수요측의 가격에 대한 이견이 있는 상황임.


● 결론

종합적으로 볼 때, 탄산리튬의 최종 수요처인 전기차의 생산 판매와 전기차용 배터리의 생산 및 설치량이 모두 양호한 상황이나, 전기차용 배터리 재고가 여전히 많은 관계로 전기차 판매 호조가 탄산리튬 시장으로까지 전달되고 있지 못함.

양극재 생산업체, 탄산리튬 생산업체들은 여전히 수요 부진을 느끼고 있어, 전체 전기차 밸류체인은 업스트림과 다운스트림의 완전히 다른 상황에 놓여 있음.

전기차 업체들은 미래 수요 전망에 대해 낙관적인 태도를 유지하고 있으며, 배터리 업체들의 설치량도 늘어가고 있지만, 배터리 재고의 영향으로 업스트림인 리튬염 공장과 리튬광석 업체들의 수요가 좋지 못한 상황.

탄산리튬 가격은 선물의 영향으로 소폭 반등할 것으로 예상되며, 탄산리튬 가격은 큰 변동이 없이 상당기간 현재 가격 선에서 유지될 것으로 보임.
일부 고비용의 리튬생산 Capa가 너무 빨리 확장되어 이들 고비용 Capa는 정리될 가능성이 있으며, 향후 전체 배터리 산업체인은 안정적으로 유지되면서 우상향하며 발전할 것으로 예상.

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1785341766264113530

최근 국내 기온이 크게 낮아지면서, 전기차 특히 LFP배터리에 대한 논의가 활발해 지고 있습니다.

그동안 여러 엔지니어들과 몇몇 유튜브(특히 오토기어 채널)에서 LFP배터리의 한계에 대해서 말해왔지만, 중국과 테슬라를 중심으로 한 전기차용 LFP배터리의 빠른 성장으로 인해 LFP배터리에 대한 낙관론과 반대급부로 국내 배터리 3사가 주력으로 생산하는 3원계 배터리에 대한 비관론이 국내증시에 만연해 있었던 것도 사실입니다. (이는 국내 2차전지 애널리스트들의 역할도 매우 컸다고 보고 있습니다.)

LFP배터리의 경우 화학적 특성으로 인하여 저온과 고출력(1 C-rate 이상)에 취약한 구조를 지니고 있지만, 그동안 한국 시장에 LFP배터리를 장착한 전기차가 많지 않고, 중국이나 테슬라의 자료에만 의지하여 배터리를 분석하다 보니 배터리의 화학적 한계를 고려치 않는 의견들이 많았습니다.

그러나 2023년 기아의 레이EV, 테슬라의 모델 Y(중국 LFP배터리 탑재)가 국내에서 본격적으로 팔렸고, 또한 겨울이 오면서 LFP배터리에 대한 국내에서의 실제 사용 평가가 나오기 시작하면서 LFP배터리에 대한 인식도 조금씩 변화할 조짐이 보여지고 있습니다.

겨울철 주행에 있어 전기차용 LFP배터리의 가장 큰 문제는 비단 주행거리 감소 뿐이 아니라, 배터리의 안정성(SOH)에도 큰 영향을 준다는 점이며 실제 판매사가 제시하는 데이터와 실제 운행 데이터가 매우 다를 수 있다는 것이 나타나고 있습니다.

-------
● 겨울철, LFP배터리 주행 테스트

운행 차종 : 기아 레이EV
외부온도 : 영하 10도 / 히터 : 24도 / 열선시트 : On
주행가능 거리 : 92km (배터리 용량 56%)

순간 가속 시, 급격한 전압강화 발행 : 3.2V -> 2.9V
전기차 배터리의 핵심은 적정 전압 유지임. 배터리는 일정 전압 이하로 하락하면 배터리로서의 기능을 상실하게 됨.
전기차의 가장 큰 장점은 순간 가속인데, 인산철 배터리로 겨울철 주행 시 순간 가속을 하면 급격한 전압강화가 발생

전압강화는 주행거리 감소 및 SOH 저하로 바로 이어짐.


● LFP배터리 겨울철 주행과 전압강하 및 수명저하

LFP배터리는 영하에서 운용성을 보장하지 않고, 0.5C가 스탠다드임.
0.5 C-rate가 스탠다드 = 스탠다드가 넘어갈 때 배터리 열화의 우려가 있음.

고 C-rate에서 부하가 걸리게 되었을 때 전압강하 현상이 더 심하게 나타남.
이러한 현상은 겨울철 주행에서 더욱 두드러짐.

레이EV는 1C-rate가 1C 이상(약1.5C, 48kw)으로 높아졌을 때 큰 폭의 전압강하 현상이 나타남.
전압 3.2v -> 2.9v대로 크게 하락 (Voltage drop)
가속이 없는 경우도 주행 시, 전압강하가 계속해서 일어 남.

전압강화 = 배터리 열화발생
약간의 가속(1 C-rate이상)으로 도 전비가 크게 낮아짐 (2.2km 주행 시, 주행가능거리 13km 감소)
겨울철 주행 시(영하 10도), LFP배터리는 기존 알려진 50%이상의 주행가능 거리감소보다 더 많이 줄어들 수 있음. (온도가 영하 10도 이하로 더 하락하면 감소폭은 더 하락함.)

주행가능 거리 감소도 문제지만, SOH(잔존가치)가 크게 하락하기 때문에 배터리 수명저하 현상도 더 심해질 수 밖에 없음.
LFP배터리는 배터리 수명(Life Cycle)이 4,000회라고 알려져 있으나 이는 0.5 C-rate에서 가능한 수치이고, 1 C-rate이상으로 빈번하게 주행하게 되면 2,000회 이하로도 하락할 수 있음.

LFP 배터리의 수명은 편의상 C-rate의 배수로 줄어든다고 볼 수 있음.
0.5 C : 4,000회 → 1 C : 2,000회 → 2C : 1,000회 …………………
결론적으로 LFP배터리는 전기차 보다는 ESS용으로 어울리는 배터리임을 겨울철 주행을 통해 좀 더 명확하게 확인해 볼 수 있음.

https://www.youtube.com/watch?v=yUZs6EPezk0

※ 테슬라 4680 배터리 및 건식코팅공정

현재 테슬라 사이버트럭 양산의 최대 난관은 4680 배터리의 양산입니다.
테슬라는 지난 2020년 배터리데이에서 4680 배터리를 공개하면서, 기존 18650 배터리 대비 용량 5배, 출력 6배, 주행거리 16% 향상과 배터리 원가 절감을 말하였습니다.

에너지밀도 및 출력 향상은 실리콘 음극재 적용 등을 통해, 원가절감은 건식코팅공정 등을 통해 달성하는 것이 핵심이었는데, 현재 사이버트럭에 적용되는 테슬라 자체 4680배터리는 실리콘음극재가 적용되지 않은 2세대 4680배터리로 기존 2170배터리 대비 에너지밀도와 큰 차이가 없으며(오히려 팩단위에서는 낮음), 건식코팅공정 적용도 아직 가야 할 길이 먼 상태입니다.

기존 습식코팅공정은 양극과 음극재를 슬러리 상태로 극판에 코팅하기 때문에 건조과정에 전력 소모가 많고 코팅장비도 매우 길 수밖에 없어 생산성에서 불리한데, 건식코팅방식은 이미 건조된 파우더를 직접 코팅 시켜 양산성 및 경제성을 높이는 방식입니다.
그러나 수분제어 및 발열제어의 어려움, 균일한 도포의 어려움 등 여러 문제점으로 인해 실제 양산라인 적용이 쉽지 않은 상황입니다.

또한 현재 2세대 4680배터리도 발열문제, 용접 등 제조의 어려움으로 인해 실리콘 음극재가 적용된 3세대 4680의 양산이 언제 될지 알 수 없는 상황입니다.
이 부분은 테슬라보다 LG엔솔, 삼성SDI, 파나소닉 등 기존 업체들의 4680배터리(실리콘 음극재 적용) 양산이 좀 더 빠를 것으로 보여집니다. (2025년을 예상하지만 현실적으로 좀 더 시간이 더 걸릴 가능성이 높아 보입니다.)

CTC, CTB 등을 통한 배터리 에너지밀도 향상, 실리콘음극재에 적용에 상대적으로 더 적합한 폼팩터 등 여러 장점을 지니고 있는 4680 배터리는 분명 주목해야 하는 배터리임에는 분명하지만, 실제 의미 있는 양산까지는 좀 더 시간이 필요해 보입니다.

---------

사이버트럭의 양산에 있어 당면한 가장 큰 문제는 4680 배터리임.
일론 머스크는 2025년 연간 25만대의 사이버트럭 양산능력을 갖출 것이라고 언급하였는데, 이러한 목표를 이루기 위해서는 건식코팅 기술이 적용된 4680 배터리의 양산능력 확보라고 이 문제에 정통한 9명의 전문가들이 말하였음.

테슬라 텍사스 기가팩토리는 연간 약 24,000대의 사이버트럭을 만들 수 있는 4680 배터리 생산능력을 가지고 있는데, 이는 테슬라가 필요한 배터리 수량의 1/10에 불과함.

지난 2020년 테슬라는 배터리 생산 비용을 크게 줄이고 배터리 출력을 높이기 위해 습식코팅 대신 건식코팅을 적용한 전극공정을 발표하였고, 이는 테슬라 배터리 양산의 핵심 요소였음.

익명을 요구한 9명의 전문가들은 테슬라가 사이버트럭 생산목표를 달성할 수 있을 정도의 충분한 4680 배터리를 만들기 위한 건식 코팅 기술이 확보되지 않았다고 말하였음.
이들은 음극박에 건식 코팅을 하는 것은 문제가 없지만, 가장 중요한 양극박에 해당 기술을 적용시키는데 어려움을 겪고 있다고 하였음.

건식 코팅기술은 랩단에서 입증이 되었고, 슈퍼 커패시터나 소형 배터리에서도 입증이 되었음.
그러나 지금까지 어떤 곳도 전기차용 대형 배터리에 적용시켜 성공한 사례가 없음. 테슬라는 전기차용 배터리 건식코팅의 상용화를 시도하는 최초의 회사임.
이를 위해 테슬라는 공정 뿐 아니라 장비도 자체적으로 개발을 해야함.


사이버트럭은 약 1,360개의 4680셀이 필요한데, 이는 테슬라가 연 25만대의 사이버트럭을 만들기 위해서 연간 3.4억개, 하루 100만개의 4680셀을 만들어야 한다는 것을 의미함.

테슬라의 텍사스 오스틴 공장으로부터 확인한 소식통에 따르면, 테슬라는 현재 1천만개의 4680셀을 만드는데 약 16주가 소요됨.
이는 연간 3,250만개의 셀을 의미하며, 연간 사이버트럭 24,000대를 만들 수 있는 수량임.

테슬라는 또한 25,000달러 소형 전기차에도 4680배터리를 사용하기를 원하고 있음.

테슬라의 캘리포니아 프리몬트에는 4680배터리를 위한 파일럿 생산라인이 있으며, 파나소닉은 미국에 2개의 배터리 생산시설을 더 건설할 계획이며, 현재 한 개의 공장이 건설을 시작하였음.

9명의 전문가 중 2명은 테슬라의 4680 생산 규모 확대를 위해서는 우선 초기 생산라인이 안정화되어 생산 노하우를 습득해야 하며, 이를 달성하면 4680라인의 빠른 확대가 가능할 것이라고 하였음.

테슬라의 배터리 책임자인 Drew Baglino는 지난 10월 테슬라는 오스틴 기가팩토리에 있는 2개 생산라인에서 4680 배터리를 생산하고 있으며, 총 8개의 라인을 설치하고 2024년 말에 가동할 예정이라고 하였음.

일반적으로 수익성이 좋은 안정화된 생산라인은 약 95%의 수율을 나타내지만, 초기 라인 가동시에는 약 30 – 50%의 배터리 폐기율을 보여주며 라인 안정화를 위해 수개월이 시간이 필요함.

테슬라의 건식코팅 공정은 폐기율이 10 – 20%까지 하락하였지만, 여전히 습식공정보다 양산성이 좋지 않은 것으로 보여지고 있음. 이에 대해 테슬라 측은 공식적인 논평요청에 응답하지 않고 있음.

소식통에 따르면, 테슬라는 NCM 및 리튬이 포함된 소재를 알루미늄박에 접착하고 수분을 사용하지 않는 양극재를 만들기 위해 고군분투하고 있다고 하였음.
이 공정은 소량으로 테스트를 할 때는 효과가 있었지만, 양산을 할 때 많은 열이 발생하고, 이로 인해 양극재 접합제(테프론, polytetrafluoroethylene)를 녹였는데 이로 인해 양극재가 끈적끈적한 지저분한 덩어리가 되어버리는 어려움을 겪고 있음.

배터리 전극을 생산하기 위한 코팅장비인 롤투롤 장비에서도 문제점을 겪고 있는데, 테슬라는 셀의 양산성을 높이기 위해 여러 전극판에 동시에 고속으로 활성화된 소재를 코팅하려고 시도하고 있으나 이를 위한 크고 넓은 롤러들이 압력을 균등하게 가하지 못하고 있음.
압력이 균등하게 전해지지 않으면, 전극의 표면과 두께가 고르지 않게 되고 이러한 셀은 폐기해야 함.

더 문제가 되는 것은 테슬라가 코팅에 결함이 있는 셀을 구별할 수 있는 완전히 새로운 품질 검증 시스템을 여전히 구축하고 있다고 지난 3월 Baglino가 언급하였는데, 이에 대해 정통한 소식통 중 한 명에 따르면, 이는 테슬라가 아직까지 양품과 불량품을 구분할 수 있는 능력을 확보하고 있지 못하다는 의미라고 말하였음.

https://www.reuters.com/business/autos-transportation/austin-we-have-problem-tesla-descends-into-battery-hell-2023-12-21/
https://www.youtube.com/watch?v=GNllu1XGKs4

※ 2023년 12월 중국 전기차 판매량(도매기준)

중국 승합회(乘联会, CPCA)의 자료에 따르면, 2023년 12월 중국 전기차 도매 판매량(추정치)은 113만대로 전년동월대비 50%, 전월대비 18% 증가하였음.
2023년 1월부터 12월까지의 누적 도매 판매량은 888만대로 전년대비 38% 증가하였음.

브랜드별 판매량을 보면, BYD가 340,178대로 1위를 차지하였으며 2위는 상하이GM우링이 117,533대, 테슬라가 94,139대로 2, 3위를 차지하였음.

https://www.d1ev.com/news/shuju/215265

지금까지 폭스바겐(MEB), 현대(e-GMP), GM(Ultium) 등 일부 완성차 업체만이 자체 전기차 전용플랫폼을 통해 전기차를 생산해 왔고 많은 완성차 업체들이 자체 전기차 플랫폼을 갖추지 못하고 있었습니다.

그러나 2024년부터 다임러그룹(벤츠 MMA, 포르쉐 J1), 폭스바겐 산하 아우디(PPE) 및 포르쉐(J1), PSA그룹(STLA Medium) 등의 완성차 업체들도 자체 전기차 전용플랫폼을 통해 전기차를 양산할 예정입니다.

전기차에 있어 전용 전기차 플랫폼이 가지는 의미는 많은 전기차/배터리 투자자들이 알고 있을 것으로 보여지며, 후발 완성차 업체들의 전용 전기차 플랫폼을 적용한 전기차들이 2024년부터 본격화되기 때문에 전기차 시장의 성장속도는 더욱 빨라질 것으로 예상합니다.

2024년 글로벌 전기차 판매에 대한 일시적인 우려도 존재하지만, 완성차업체들의 전기차 전환은 시간이 지날 수록 더 빠르게 가속될 것으로 예상됩니다.

-----
● 유럽 자동차업체 차세대 BEV 플랫폼

유럽 자동차업체들의 차세대 BEV 플랫폼은 2024년부터 2025년까지 집중적으로 도입될 것.
2024년부터 벤츠 MMA, 포르쉐 J1, 아우디 PPE, 스텔란티스 STLA Medium, 테슬라 3세대 모델 플랫폼이 도입될 것 예정.

이들 전기차 전용 플랫폼들은 800V 급속 충전, 배터리 모듈 표준화 및 최적화를 통해 전기차 제조비용을 절감시킴과 동시에 전기차 성능을 대폭 향상 시킬 것으로 기대됨.


● 폭스바겐 그룹

폭스바겐의 ID.4 및 아우디 Q8 E-Tron 신규버전 및 포르쉐 Macan 전기차 출시가 예정되어 있는 상황.
폭스바겐 ID4S는 구형 ID.4에 비해 외관 및 내장을 대폭 업그레이드 하였으며, 아우디 Q8 E-Tron 신규 버전 또한 배터리 용량을 95Kwh에서 106Kwh로 증가하였으며, 충전 전력을 150Kw에서 170Kw로 향상 하였음.
포르쉐는 2024년 신규 플랫폼인 J1에서 첫 모델인 Macan 순수전기차 에디션을 선보일 예정.

● 다임러 그룹

MMA 플랫폼의 첫번째 모델인 GLC63SE를 2024년에 발표할 예정
2023년 뮌헨 모터쇼에서 메르세데스-벤츠는 신규 CLA급 컨셉카를 공개하면서, 2024년에 양산 버전이 출시될 것이라고 발표하였음.
이 양산 모델에는 새로운 전기차 플랫폼인 MMA가 처음으로 적용될 예정.
MMA 플랙폼은 800V 아키텍처와 3세대 MBUX 지능형 로봇 인터랙티브 시스템을 채택하여 레벨2 수준의 자율주행 보조가 가능함.

● PSA 그룹

STLA Medium 플랫폼을 채택한 첫 모델인 푸조 e-3008이 올해 출시될 예정이며, 시트로엥, Dacia, Fiat 등 여러 브랜드에서 출시되는 전기차에도 STLA Medium 플랫폼이 적용될 예정.

2023년 9월 12일 발표된 푸조 e-3008은 STLA Medium 플랫폼의 첫 양산모델로 73 또는 98Kwh의 배터리 팩과 함께 400V 아키텍처를 사용함.
시트로엥 e-C30, Fiat의 Panda도 2024년 출시를 앞두고 있으며, 이 중 시트로엥 e-C3은 Dacia Spring과 오펠아트의 중간 크기인 순수전기차임.
Fiat Panda는 엔트리급 전기차로 판매가격이 25,000유로 이하가 될 것이며, 주행거리는 300km로 예상됨.

이 밖에 베스트셀링 모델인 Dacia Spring, Opel Combo 또한 업그레이드 버전 모델이 출시를 앞두고 있음.

자료인용 : Kaiyuan Securities 발간 “유럽 신규 전기차 모델, 2024/2025년 대량생산 예정” (2024. 01. 02)

※ 테슬라 4680배터리 부분 외주 계획 (배터리의 파운더리화)

디일렉 이수환 기자에 따르면, 테슬라가 4680배터리의 원활한 양산을 위해 배터리 부품 중 가장 제작 난이도가 높은 양극/음극 전극판을 외주화하고 테슬라는 나머지 부분(조립공정, 활성화공장)을 자체적으로 제조하는 방안을 배터리 협력사인 LG에너지솔루션과 파나소닉에 제안했다고 합니다.
좀 더 구체적으로 말하면, 전극공정부분을 배터리업체들이 담당하고, 와인딩, 패키징/탭웰딩, 활성화 공정을 테슬라가 담당하는 구조입니다.

이는 세트업체가 디스플레이 업체로부터 패널만 구매하여 디스플레이를 자체적으로 만드는 것 과 비슷한 구조이며, 반도체 산업에서도 웨이퍼만 반도체 생산업체로부터 구매하고 나머지 부분(절단, 패키징 등)을 완성품 제조업체가 자체적으로 제조하는 것과 유사하다고 할 수 있습니다.

이를 통해 완성품 업체들은 공정난이도가 가장 높은 부품을 외주화하고 그 외 부분은 자체 생산함으로써 핵심부품에 대한 비용을 절감하는 효과를 얻을 수 있습니다.

전기차 원가비중의 40%를 차지하는 배터리에 대해서도 전기차업체들은 향후 대규모 물량이 확보된다면 이와 같은 방식으로 부분 외주화하는 방향을 추진할 것으로 보이며, 우선 절대 물량 규모가 가장 큰 테슬라가 먼저 이러한 방식을 도입하려고 하는 것으로 보여집니다.

만약 이러한 테슬라의 제안이 받아들여지게 된다면, 2차전지 소재업계도 크게 변화할 것으로 보여지는데, 특히 전해액, 분리막과 같은 특정 소재는 완성차 업체에 직납하는 구조도 가능해 집니다.

양극재, 음극재, 동박, 알박, 실리콘음극재, CNT도전재 등은 전극판을 구성하는 소재로 배터리 생산이 파운드리화 된다고 해도 여전히 배터리업체를 통해 납품이 되지만, 전해액(패키징 공정에서 주입)과 분리막(와인딩 공정에서 삽입)은 조립단계에서 필요한 소재이기 때문에 이들 소재는 배터리 업체를 거치지 않고 바로 완성차 업체에 직납 될 수 있습니다.

즉, 2차밴더에서 1차밴더가 된다는 의미로 전해액과 분리막 업체들은 유통망 구조 한단계가 사라짐으로써 이익률에 좀 더 긍정적인 효과를 얻을 수 있으며, 협상력도 높아질 수 있을 것으로 보여집니다.

우선 테슬라가 업계 최초로 배터리의 부분 공정 외주화를 추진하고 있어 테슬라에 납품이 가능한 국내 전해액(엔켐), 분리막(SKiet)업체가 우선 수혜를 받을 것으로 예상됩니다.