테슬라 사이버트럭의 핵심인 4680배터리의 순조로운 양산은 국내 2차전지 소재업체들에게도 매우 중요한 사안입니다.

사이버트럭은 2024년부터 본격적인 양산이 시작될 것으로 예측되며, 이를 위한 테슬라의 2세대4680 셀의 양산도 23년 말이나 24년 초부터 시작될 것이라고 테슬라는 지난 2분기 컨콜에서 밝힌 바 있습니다.

테슬라의 4680배터리는 편의상 1세대와 2세대로 나뉠 수 있는데, 현재 프리몬트와 텍사스 기가팩토리에서 1세대 4680이 생산되고 있습니다.
1세대 4680은 에너지 밀도가 244wh/kg로 파나소닉에서 양산 중인 2170의 263wh/kg에 미치지 못한 상태로, 현재 모델 Y일부분에서 사용되어지고 있습니다.

그러나 낮은 에너지밀도로 인하여 에너지밀도와 출력이 중요한 픽업트럭인 사이버트럭에는 사용되지 못하고 있고, 사이버트럭을 위한 2세대 4680이 현재 양산을 준비 중에 있습니다.
2세대 4680은 에너지 밀도가 268wh/kg로 추정되며(테슬라 컨콜에서 10%의 에너지 밀도 개선) 빠르면 23년 말, 늦어도 내년 초에는 사이버트럭 용으로 양산될 것으로 보여집니다.

이 시기에 맞춰 국내 여러 2차전지 소재업체들도 납품을 준비중에 있습니다.

참고로 2세대 4680에는 실리콘 음극재 등이 적용되지 않았고, 2024/5년경 개발이 완료될 3세대 4680에 적용이 유력시 되고 있으나, 열관리 문제와 제조 난이도가 높은 4680에서 실리콘 음극재 적용 상황은 좀 더 지켜봐야 할 것으로 보여집니다.

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2023년 7월 19일 개최된 컨콜(Investor Conference Call)에서 테슬라는 텍사스 기가팩토리에서 생산되는 새로운 4680셀의 에너지 밀도 10% 향상되었다고 언급하였음.

이 자리에서 Drew Baglino는 텍사스 기가팩토리에서 4680 셀 생산이 2분기에 1분기 대비 80% 늘어났으며, 1천만 셀 이상이 생산되었다고 말하였음.

최근 텍사스 기가팩토리는 계속해서 장비를 입고하고 있기 때문에 4680셀 생산량은 향후 계속 늘어날 것임.

테슬라 텍사스 기가팩토리 4680 셀 생산량은 2022년 9월, 10,000셀/1일을 시작으로 2023년 6월 16일 100,000셀/1일로 증가하였음.

Drew Baglino는 2분기에 전분기 대비하여 4680셀 불량률을 40%까지 낮췄으며, 이는 COGS(Cost of Goods sold, 양품생산비용)를 25% 감소시키는 결과를 가져왔다고 밝혔음.
이는 테슬라가 생산한 4680셀의 최소 40% 이상이 폐기되었다는 의미임. 전분기 대비 불량률이 40% 감소했다고 밝혔기 때문에 테슬라의 4680 수율은 현재 매우 낮다는 것을 유추해 볼 수 있음.

테슬라는 텍사스에서 사이버트럭용 4680셀 생산(2세대 4680)을 준비중이고 이 배터리는 기존 4680셀 대비 10%의 에너지 밀도가 개선되었음.

2세대 4680 셀은 소재개선이나 케이스 구조 변경 등을 통하여 10%의 에너지밀도 향상을 이뤘으나 아직 음극재에서 실리콘 첨가나 양극재 내재화(건식공정?)는 실현하지 못하였음.

테슬라는 이전 실리콘 음극재 적용을 통해 주행거리를 20%(에너지 밀도 20% 상승) 향상시키겠다고 말하였으나, 2세대 4680에서는 적용되지 못하였음.

테슬라 4680 배터리를 세대별로 나눠보면,
1세대 4680 : 2022년 개발, 에너지밀도 244wh/kg(Cell Level), ~ 158.4wh/kg(Pack Level), 모델Y에서 일부 사용
2세대 4680 : 2023년 개발, 추정 에너지밀도 268wh/kg(Cell Level), 사이버트럭 사용 예정

참고로 파나소닉 2170의 에너지밀도는 263wh/kg(Cell Level), 180wh/kg(Pack Level)임.

만약 실리콘 음극재가 적용된 3세대 4680이 개발(2024/5년 예측)된다면 에너지밀도가 322wh/kg(Cell Level)까지 향상시킬 수 있음.

테슬라는 사이버트럭용 2세대 4680 배터리를 2023년 말 또는 2024년 초에 양산할 것이며, 생산가격 안정화가 이뤄지고 있는 상황이라고 밝혔음.

테슬라의 4680 셀 양산이 순조롭게 진행되면, 기가팩토리 베를린이나 네바다에서의 4680 양산도 계획대로 진행될 수 있을 것임


https://www.youtube.com/watch?v=gc6u_d0DLPc

2023년 7월 중국 굴착기(소,중,대형)는 12,606대가 판매되어 전년동기대비 29.7%감소하였음.
이 중 중국내 판매는 5,112대로 44.7%감소하였고, 수출은 7,494대로 13.8% 감소하였음.

2023년 1월부터 7월까지 총 121,424대의 굴착기가 판매되었으며, 이는 전년 동기대비 24.6%감소한 수치임. 이 중 중국내 판매는 56,143대로 44.1% 감소하였으며, 수출은 65,281대로 7.62% 증가하였음.

2021년 5월부터 굴착기 판매량이 계속 감소하고 있어, 중국 굴착기 산업은 다운사이클에 있는 상황임.

자료인용 : Guolian Securities 발간 “기계설비 보고서” (2023. 08. 12.)

2023년 7월 중국 전기차 생산 및 판매는 각각 80.5만대와 78만대로 전년동월대비 30.6%, 31.6% 증가하였으며, 전기차 침투율은 32.7%를 기록하였음.

1월부터 7월까지 전기차 생산과 판매는 각각 459.1만대와 452.6만대로 전년 동기 대비 각각 40%, 41.7% 증가하였으며, 침투율은 29%였음.
7월 중국 내 전기차 판매량은 67.9만대로 전월대비 6.9% 감소하였으며, 전년동월대비로는 26% 증가하였음. 전기차 수출은 10.1만대로 전월대비 29.5% 증가하였으며, 전년동기대비 87% 증가하였음.

7월 중국 전기차 배터리 생산량은 61.0Gwh로 전년동월대비 28.9%, 전월대비 1.5%증가하였음.
7월 수출은 11.2Gwh였음.
1월부터 7월까지 중국 전기차 배터리 누적생산량은 354.6Gwh로 전년동기 대비 35.4% 증가하였으며, 전월대비로는 2.0% 감소하였음.

자료인용 : Guolian Securities 발간 “기계설비 보고서” (2023. 08. 12.)

공급 증가와 수요단의 예상보다 더딘 회복으로 최근까지 계속 하락하였던 탄산리튬 가격이 8월에 반등 가능성이 제기되기 시작하였습니다. 중국 내 탄산리튬 생산자(칭하이 지역)들이 저가 출하를 자제하고 있으며, 가격 인상을 추진 중이라고 하며, 하반기 전기차/배터리 성수기와 중국 정부의 소비부양책 기대도 리튬가격 하락이 마무리되는 근거로 제시되고 있습니다.

리튬, 양극재와는 달리, 음극재, 분리막, 전해액의 가격은 안정적인 상황이며 특히 분리막과 전해액의 상황이 양호한 상황입니다.
전해액은 원재료인 LiPF6 가격 하락으로 가격 상승이 아직까지는 이어지고 있지 않지만, 수요가 가장 빠르게 회복되고 있습니다.

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8월 주요 2차전지소재 가격 전망

8월 생산량 증가할 것으로 보여지며, 공급량을 수요에 맞춰 조절함으로써 가격이 안정될 것으로 전망됨.

1) 리튬염 : 탄산리튬은 공급과 수요사이에서 계속 눈치게임을 이어가고 있는 상황임.
수요측 : 탄산리튬 현물 가격은 안정적이고 수요 공장에서의 구매 또한 안정적이지만 가까운 시일 내에 수요측에서 신규 재고확충을 고려하고 있는 것으로 보여 리튬염 가격이 반등할 것으로 예상됨.
공급측 : 탄산리튬 현물 가격이 계속 하락하고 있는 상황에서, 칭하이 리튬염 공장은 가격을 인상하고자 하는 의지가 강하고 저가 출하를 자제하고 있음.
단기적으로 가격 변동이 계속될 것으로 예상됨.

2) 양극재 : 리튬인산철산업은 전반적인 공급과잉 국면에 있어 가격이 안정되지 않아, 현재 손익경계의 경계에 있는 상황임.
삼원계 양극재는 가격이 안정적이지만 시장에서의 심리에 따라 가격이 가격 변동이 있을 수 있음.

3) 음극재 : 8월 다운스트림 주문이 증가하였으나 음극재 생산공장은 생산에 신중을 기하고 있음.
원자재 측면에서 흑연 기업의 가동률이 증가하고 수요가 개선되고 있어 원가 수준의 흑연 가격이 더 이상 하락하지는 않을 것으로 보여짐.

4) 분리막 : 분리막 시장 수요가 개선되고 건식 분리막은 여전히 ESS수요의 혜택을 받고 있음.
건식분리막의 생산과 판매가 더욱 증가할 것으로 예상되며, 습식분리막에 대한 해외 수요도 증가하고 있음.
전체적으로 분리막 산업의 수요와 공급은 기본적으로 균형을 이루고 있음.

5) 전해액 : 전해액 수요가 다른 소재 대비 더 잘 회복되고 있으며, 전해액 제조업체들의 생산량도 소폭 증가하였음.
원료인 LiPF6가격이 소폭 하락하여 13.5만위안/톤을 기록하고 있음.

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2차전지 산업 공급망 가격 동향 (2023. 08. 07 – 2023. 08. 11.)

1) 배터리 셀 : 인산철 각형과 3원계 각형, ESS용 각형 가격은 8월 11일 기준 각각 0.62위안/Wh, 0.705위안/Wh, 0.64위안/Wh 임.

2) 리튬염 : 이번 주 리튬염 가격은 전주대비 소폭 하락하였음.
8월 11일 기준 공업용 탄산리튬과 배터리급 탄산리튬 가격은 각각 -1.22%, -1.17% 감소한 24.2만위안/톤, 25.25만위안/톤이었음.
배터리급 수산화리튬 가격은 23.6만위안/톤임.

3) 양극재 : 8월 11일 기준 NCM523, NCM811 양극재의 가격은 각각 20.7만위안/톤, 24.4만위안/톤이었음.
전구체 NCM 111, 622, 811의 가격은 각각 8.05만위안/톤, 9.25만위안/톤, 10.5만위안 톤으로 전주대비 동일하였음.

4) 음극재 : 이번주 음극재 가격은 안정적으로 운영되었으며 가격은 이전과 동일한 상황임.
음극용 흑연(프리미엄급) 가격은 8월 11일 기준 1.2만위안/톤이었으며, 인조흑연(고급)은 5.1만위안/톤, 인조흑연(중급)은 3.45만위안/톤임.

5) 분리막 : 이번주 분리막 가격은 전주대비 동일함.
5㎛ 습식 필름과 16㎛ 건식 필름은 각각 2.75위안/㎡, 0.7위안/㎡였음.
7㎛+2㎛, 9㎛+3㎛ 코팅 분리막의 가격은 각각 1.9위안/㎡, 1.75위안/㎡이었음.

6) 전해액 : 이번주 전해액 가격은 전주대비 동일하였음.
8월 11일 기준, 인산철 전해액 가격은 2.8만위안/톤이었음.
LiPF6 가격은 13.5만위안/톤으로 전주대비 0.74% 하락하였음.

자료인용 : Donghai Securities 발간 “배터리 및 ESS 산업 주간 동향” (2023. 08. 13)

최근 전기차 시장에서 LFP 배터리의 점유율이 올라가면서 LFP배터리에 여러 의견들이 존재하고 있습니다.

LFP배터리는 가격적인 측면 그리고 공급망이라는 측면에서 분명 3원계 배터리에 비해 장점을 지니고 있으며, 전기차 외에 ESS와 같은 타산업으로의 확장성을 지니고 있습니다.

하지만 LFP도 비교 우위라고 할 수 있는 공급망과 가격적 측면에서 잠재적 위험요소를 가지고 있는데, 특히 인의 경우 농업분야와 연결되어 있어 LFP의 급격한 확대가 글로벌 식량생산에 영향을 줄 수 있고 인의 매장량과 생산이 특정지역에 몰려 있어 공급망 문제도 야기할 수 있습니다.

또한 LFP는 리튬가격에 전체 제조단가가 많이 영향을 받게 되는데, LFP는 동일 kwh에서 3원계 대비 약 15 – 20% 정도의 리튬이 더 많이 소모됩니다. (이 부분은 삼원계가 하이니켈에서 수산화리튬을 사용하기 때문에 하이니켈에서는 결과적으로 리튬 소모량은 큰 차이가 없습니다.)

그래도 전체 제조비용에서 리튬이 차지하는 비중이 LFP가 높기 때문에 LFP 배터리는 리튬가격이 올라가게 되면 삼원계와의 가격 경쟁력이 줄어들게 됩니다.

향후 LFP배터리의 방향성은 인자원과 리튬가격에 영향을 받을 것으로 보여집니다.

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LFP는 글로벌 배터리 시장의 보다 안전한 미래를 의미하는가?

LFP는 NCA/NCM에 비해 에너지밀도가 낮다는 특징에도 불구하고 시장 점유율을 높여가고 있음.
이는 특정 지역에 편중되어 있는 코발트와 니켈이 공급망 문제가 생길 수도 있는 것에 비해 광물에 대한 의존도를 줄여줄 수 있기 때문임.

그렇다고 LFP배터리가 공급망 문제로부터 완전히 자유로운 것은 아닌데, 비료 생산을 위해 대량으로 사용되는 인이 LFP배터리의 주요 소재이기도 함.
EV용 LFP 시장확대는 향후 배터리 제조업과 농업 부문간의 수요 충돌이 발생될 가능성도 있음.

또한 확인된 자원과 처리 측면에서 모두에서 병목 현상이 발생할 수 있는 인 공급망에서도 상당한 지역 불균형이 발생할 수 있음.
알려진 인산암 자원의 약 70%가 모로코와 서부 사하라지역에 집중되어 있음.

가공측면에서 LFP 배터리에 필요한 고순도 인은 중국, 미국, 카자흐스탄, 베트남 등 4개국만이 정제능력을 가지고 생산 가능함.

가격적 측면에서, 2022년 리튬 가격 상승 때, 다른 배터리와 비교하여 LFP배터리의 가격이 상대적으로 더 상승하였음.
당시 LFP의 가격 인상은 25%로 추정되어 NCM배터리의 15% 이하의 가격 인상보다 높았음.

LFP배터리는 kwh당 NCA와 NCM보다 저렴하지만 2022년의 리튬가격 상승으로 인한 가격 상승은 NCA/NCM배터리와 LFP배터리의 경쟁이 아직 끝나지 않았음을 보여줌.

자료인용 : IRA 발간 “Critical Minerals Market Review 2023”

2050년 NET-Zero를 달성을 위한 주요 광물들의 필요량(기준 2021년 = 100)을 추정하면,
리튬이 타 광물 대비 압도적으로 많은 량이 필요할 것으로 예상되고 있습니다.

리튬은 2021년 대비, 2030년 약 7.5배, 2050년 약 13배 더 필요할 것으로 추정되는데 대부분 전기차에 소요됩니다. 표에서는 ESS의 비중이 높지 않게 나왔는데 신재생에너지의 보급과 수소와 같은 대체 에너지 저장방법의 기술발달 속도 등에 따라 ESS용 리튬의 소요량도 달라질 것으로 보여집니다.

구리, 니켈, 코발트의 경우는 리튬 대비 증가량은 높지 않은 편입니다.

자료인용 : IRA 발간 “Critical Minerals Market Review 2023”

중관촌에너지저장산업기술연맹(中关村储能产业技术联盟) 추정치에 따르면, 2023년 7월 중국에서 총 143개의 전력저장 프로젝트(계획, 건설 및 운영 포함)가 발표되었으며 규모는 총 21.4Gw였음.
7월 중국 신규 설비규모는 2.4Gw/4.9Gwh에 달하였으며, 1월부터 7월까지 중국 누적 신규설비는 10.6Gw/21.7Gwh였음.

자료인용 : Sinolink Securities 발간 “전력설비 및 신재생에너지 보고서” (2023. 08. 15)

2023년 2분기 미국 ESS 신규설치량 5.1Gwh로 전분기 대비 347.2% 증가

미국 청정에너지협회(ACP)에 따르면, 2분기 미국의 공공사업부문에서의 ESS 설치가 회복하고 있다고 밝혔음.
2분기 신규 ESS설치는 1.5Gw/5.1Gwh로 전년 동기 대비 52.2%/106.6%, 전분기대비 227.6%/347.2% 증가하였음. 총 31개의 ESS프로젝트 중 17개는 분산형 ESS였으며, 14개는 풍력 및 태양광 배전관련임.

자료인용 : Sinolink Securities 발간 “전력설비 및 신재생에너지 보고서” (2023. 08. 15)

2023년 2분기 국내 주요 전해액 업체 실적 분석 : 솔브레인홀딩스, 동화일렉트로라이트

SUMMARY

솔브레인홀딩스와 동화일렉트로라이트의 2Q23 실적은 시장의 기대치를 상회, 특히 전해액 사업의 10%후반대의 영업이익률은 전해액 산업의 마진율에 대해서 다시 생각하게 해주는 계기가 되어줄 수 있음.

솔브레인홀딩스와 동화일렉트로라이트가 높은 영업이익률을 보여주었던 이유는 가동률 상승과 원자재 가격 하락 그리고 낮은 중국 노출도에 기인.

최근 ESS용 배터리 시장의 확대로 전해액 수요가 확대되고 있고, 하반기 중국 전기차시장 성수기가 도래하고 있어 중국 전해액 업체들이 서서히 가동률을 증가시키고 있음.

솔브레인홀딩스는 고객사인 SDI와 SK온의 헝가리와 미국 배터리 출하량 증가로 헝가리와 미국 생산시설의 가동률이 크게 증가

전해액 업체의 가동률은 고객사의 배터리 출하량과 비례
장기 보관이 어려운 전해액의 특성상 재고를 쌓기가 어려워 전해액 업체들은 고객사의 배터리 출하량에 맞춰 가동률을 조절
이러한 특성으로 인해 전해액 업체들은 항시 고객사의 상황에 대비하여 여유 Capa를 가지고 있어야 하며 대개 50%의 가동률을 목표로 함. (외부 변수가 안정화 되어 있는 상황에서 가동률이 올라가면 전해액 업체들의 이익률은 크게 증가)

솔브레인홀딩스의 미국 공장은 2021년부터 매우 높은 가동률로 전해액을 생산하고 있었을 것으로 추정.
엔켐 조지아 공장이 정상가동이 되기 전까지 SK온은 솔브레인홀딩스를 통해 미국 현지에서 물량을 조달 받아야 했으며, 현재 미국에서의 전해액 업체들이 매우 부족한 상황으로 이러한 상황은 계속해서 이어질 것

유럽과 미국에서의 SDI와 SK온 배터리 출하량이 계속 증가하고, 원자재 가격도 안정화 단계에 있어 솔브레인홀딩스의 2023년 양호한 실적이 기대

전해액 업체들은 원자재가격이 안정화된 상태에서 가동률이 증가하면 이익률이 크게 증가한다는 것을 이번 2분기 실적을 통해 증명

다른 2차전지 주요소재(분리막 제외)의 이익률이 한자리수에 불과하여, 전해액의 이익률에 대해서도 시장의 오해가 많았으나 20 - 30%가 넘는 중국 전해액업체들의 이익률이나 이번 2분기 솔브레인홀딩스와 동화일렉트로라이트의 높은 이익률은 전해액 업체 전반에 대한 시장 오해를 불식시키는 좋은 계기가 될 수 있다고 보여짐.


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