리튬 이온 배터리는 이미 수십억 명의 사람들이 스마트폰, 노트북, 무선 헤드폰을 사용하면서 세상을 변화시켰습니다. 이제 그들은 또 다른 혁명을 일으키고 있습니다.
전기 자동차와 신흥 전기 저장 산업 모두에서 선택되는 기술인 셀은 탄소 중립 경제로의 전 세계적 전환에서 중요한 기둥이 될 것입니다.
수요가 많은 이 제품은 막대한 보상을 약속합니다. 벤치마크 미네랄 인텔리전스(Benchmark Mineral Intelligence) 컨설팅에 따르면 전 세계 리튬 이온 배터리 수익은 2035년까지 연간 7천억 달러로 증가할 것이며, 이때 리튬뿐만 아니라 배터리 공장, 광산 및 처리 시설에 7천3백억 달러가 투입되어야 합니다. 이 아니라면. 니켈 및 코발트를 포함한 기타 구성 요소.
세계 최대의 리튬 회사인 Albemarle의 CTO인 Glenn Mirfield는 “이것은 누가 세계에서 가장 앞선 기술을 개발할 수 있는지 알아보는 경주가 될 것”이라고 말했습니다.
리튬 이온 기술의 두 가지 주요 분야가 패권을 놓고 경쟁하는 가운데 Tesla, Volkswagen 및 BYD를 포함한 자동차 제조업체, 배터리 제조업체 CATL 및 LG Energy Solution에서 Glencore. 및 BHP와 같은 광산 회사.
리튬이온의 등장
1970년대에 미국에 기반을 둔 과학자들이 발명하고 1991년에 일본의 Sony가 Handycam 캠코더에 전원을 공급하기 위해 판매한 리튬 이온 셀은 이전에 사용되던 납산 또는 니켈 카드뮴 장치보다 더 작고 가벼운 장치에 더 많은 기능을 담았습니다. .과거 2차전지 시장을 장악했다.
휴대용 전자 산업의 탄생을 도운 리튬 이온 배터리는 지난 10년 동안 비용이 90% 감소한 후 경쟁 기술과 싸워 전기 자동차의 지배적인 힘이 되었습니다. 런던에 본사를 둔 배터리 컨설팅 회사인 Rho Motion에 따르면 이 기술의 전 세계적 배치는 올해 중형 전기 자동차 1,700만 대에 해당하는 1테라와트시를 달성할 수 있습니다.
그리드 스토리지에 대한 수요도 증가할 것으로 예상되지만, 화석 연료 발전소가 단계적으로 폐지됨에 따라 태양열 및 풍력 발전의 간헐적 특성을 해결하기 위해 산업을 크게 확장해야 합니다. 전기 자동차.
모든 배터리는 동일한 원리로 작동하여 전기적으로 하전된 원자인 이온의 흐름으로 전류를 생성하며 전해질로 알려진 화학 물질을 통해 양극에서 전지의 두 극인 음극으로 흐릅니다. 재충전 중에는 흐름이 역전됩니다.
리튬 이온은 전극 물질 자체가 아니라 양극과 음극 사이에 전달되는 이온 유형을 설명하는 전체 종류의 배터리를 말하며, 이는 매우 다양합니다.
고급 재료 혁신으로 인해 다양한 응용 분야뿐만 아니라 차량 또는 유틸리티 제조업체가 요구하는 특성을 충족하는 다양한 리튬 이온 배터리가 탄생했습니다. 여기에는 비용, 무게, 주행 범위, 충전 시간, 고장 전 충전 횟수, 안전성 등이 포함됩니다.
배터리 혁명
이것은 자동차 배터리 혁명이 회사에 미치는 영향에 관한 시리즈의 첫 번째 부분으로, 경쟁 기술에서 잠재적인 승자에 이르기까지의 문제, 지배적인 플레이어로서의 중국의 부상 및 재활용 문제를 살펴봅니다.
“리튬 이온은 우리에게 양극, 음극 및 전해질에 들어갈 수 있는 새로운 물질을 발견할 수 있는 플랫폼을 제공했습니다.
양극은 일반적으로 흑연으로 만들어지며 배터리가 얼마나 빨리 충전될 수 있는지를 결정하는 반면 다양한 재료로 제공되는 음극은 배터리 비용과 저장할 수 있는 에너지의 양을 결정하는 주요 요소입니다.
전기 자동차 시장에서는 리튬, 니켈, 망간 및 코발트를 다양한 양으로 사용하는 NMC와 리튬, 철 및 인산염으로 만든 LFP의 두 가지 주요 음극 화학 물질이 이에 맞서 싸우고 있습니다.
두 기술 간의 경쟁
한국 제조업체인 LG 에너지 솔루션과 삼성 SDI는 장거리가 운전 습관에 더 적합하기 때문에 서양에서 판매되는 대부분의 전기 자동차에 사용되는 NMC 음극을 생산하는 데 탁월합니다. 그러나 Benchmark 데이터에 따르면 중국 기업은 여전히 전 세계 생산량의 75%를 차지하고 있습니다.
LFP 배터리는 전 세계 생산량의 99%를 차지하는 중국이 거의 독점하고 있다. 이 기술은 에너지 밀도의 개선, 더 높은 수준의 안전성, 코발트-니켈 함유 셀에 비해 저렴한 비용 및 제조 혁신 덕분에 국가에 혁명을 일으켰습니다. Ru Motion은 LFP의 중국 시장 점유율이 불과 3년 만에 18%에서 60%로 증가했다고 추정합니다.
워싱턴에 본사를 둔 배터리 자문 회사인 House Mountain Partners의 Chris Perry 사장은 “중국이 LFP 토큰을 해킹했습니다.
음극 화학 간의 전투는 리튬, 니켈, 코발트 및 망간에 대한 글로벌 공급 및 수요에 큰 영향을 미쳐 인도네시아, 콩고 민주 공화국 및 칠레와 같은 공급 국가를 돕거나 좌절시킬 것입니다.
한편, 소비자, 정치인 및 자동차 제조업체의 선택은 세계 전기 자동차 시장에 대한 중국의 지배력을 강화하거나 완화하고 더 느리고 더 비싼 에너지 전환을 위험에 빠뜨리는 데 중요한 역할을 할 것입니다.
독일 RWTH 아헨 대학의 배터리 연구 및 에너지 시스템 교수인 Dirk Uwe Sauer는 “배터리는 승용차 가치의 3분의 1에 해당합니다.”라고 말했습니다. “이 기술을 제어하지 못함으로써 가까운 미래에 누가 친구가 될지, 누가 내일 물건을 배달할지 확신할 수 없는 세상에서 많은 어려움을 겪게 될 것입니다.”
서구 스타트업들이 자체 LFP 기술을 개발하고 있고, 한국 배터리 업체들은 중국을 따라잡고 있다. 중국 CATL 다음으로 전기차 배터리 최대 생산업체인 LG에너지솔루션은 지난 3월 55억 달러의 제조 투자 중 23억 달러를 애리조나에 투자해 에너지 저장장치용 LFP 배터리를 생산한다고 밝혔다.
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배터리 부품 공급업체 솔베이(Solvay)의 성장 이니셔티브 책임자인 마이클 페넬리(Michael Fennelly)는 “향후 몇 년 동안 10배 성장해야 하는 산업을 위한 인프라 구축에 대해 이야기하고 있다”고 말했다. “배터리는 저장 장치에 불과하지만 에너지 전송의 중요한 구성 요소입니다. . . 이러한 것들은 이제 국가 보안 품목으로 간주됩니다. 다른 국가에 의존하고 싶지는 않습니다.”
글로벌 완성차 업체들이 한국 기업들에게 LFP 배터리 제조를 요구하고 있지만, 쑨양곡 한양대 배터리 전문가는 “중국의 막대한 보조금을 감안할 때 한국이 이 부문에서 중국과의 가격 전쟁에서 이길 수는 없다”고 말했다.
주도권을 잡은 중국 제조업체들은 이 기술을 저렴하고 대규모로 생산할 수 있는 수단을 개발하여 서구를 곤경에 빠뜨렸습니다.
예를 들어 포드는 미국에서 LFP 배터리를 생산하기 위해 CATL과 라이센스 계약을 맺은 후 워싱턴에서 정치적 폭풍의 중심에 서게 되었습니다.
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중국 패권에 대한 서구의 딜레마
앞으로 몇 년 동안 리튬 이온 배터리는 예를 들어 음극에 망간을 추가하거나 흑연 양극에 더 많은 실리콘을 혼합하거나 NMC 셀에서 코발트를 희생시키면서 니켈을 증가시키는 등 성능을 개선하고 비용을 절감하는 수정 작업을 거칠 가능성이 높습니다.
일부에서는 나트륨 이온 및 전고체 배터리와 같은 차세대 기술이 이번 10년 동안 성공할 수 있다고 주장하면서 보다 급격한 변화를 예측합니다.
그러나 세계 최대 상품 거래업체 중 하나인 Trafigura의 니켈 및 코발트 수석 애널리스트인 Tim Wood-Daw는 향후 10년 동안 배터리 시장의 가장 큰 변동 요인은 서구가 두 가지 주요 유형의 배터리에서 취한 방향일 것이라고 말했습니다. 음극.
“서구에서는 NMC의 배터리 투자였습니다.”라고 그는 말했습니다.
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배터리 내부자들은 궁극적으로 미국과 유럽의 선택이 중국에 대한 의존도를 줄이는 것과 그것을 고도로 경쟁력 있고 저렴한 기술에 대한 접근을 유지하기 위한 비용으로 받아들이는 것 사이에서 서구가 쳐야 하는 미묘한 균형을 나타낸다고 말합니다.
“문제는 중국과 어떻게 경쟁하느냐입니다. ··· 중국인이 프로세스를 개선할 때 바퀴를 재발명하는 것은 의미가 없습니다.”
이 기사는 차세대 배터리에 대한 4부작 시리즈의 첫 번째 기사입니다.
