패스트 캠퍼스 챌린지 최종 후기

K배터리 산업의 핵심 내용 이해

강의 내용 

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상식

<배터리 형태>

리튬이온 전지 사용

1. 원통형

2. 파우치형 

3. 각형

#18650 의미는 단순하다.

원통형 지름이 18MM  원통형 높이가 65MM

4680은 지름이 커지고 원통형 높이도 커진다. 

 

음극과 분리막 양극에 3개의 종이가 있다. 돌돌 말아서 캔 안에 넣은게 원통형 전지

파우치는 파우치에 위 3개의 종이가 들어가 있다.

각형은 전기차를 하면서 새롭게 나온 디자인. 큰 거는 얼굴 크기만함.

대량 생산의 장점, 원가의 장점이 있음 

위 형태가 다 성장하고 있음. 

기업은 살아있는 생명체. 기업도 계속 변화하고 있다.

 

<구성 물질에 따른 전지의 분류>

1차 전지 

2차 전지

1차는 한번 쓰고 버리는 재충전이 안되는 전지. 

2차 전지 = 충전지, 충전해서 계속 쓸 수 있는

1차 전지는 고용량, 군사용으로 쓰임(야전에서 충전할 수 없기 때문에)

전지라는 개념이 일본에서 태생됨. 그리고 일본에서 1, 2차 전지를 사용해서 쓰이기 시작함.

전지가 1 , 2, 3 개념이 아님. 3차 전지는 없음.

리튬폴리머가 대부분(노트북, 스마트폰)에서 사용함.

니켈 수소전지는 폭발 위험이 많이 낮음. 갤럭시에서 불이 났고, 전기차 불 등을 보면 이거는 폭발 위험이 낮음.

그런데 단점은 메모리 효과가 있음. 100%인데 50% 계속 충전하면 계속 50% 충전밖에 안됨.

리튬이온 전지는 메모리 효과가 거의 없음. 고용량 배터리 유리 전기차 대부분이 채택

납축전지는 현재 자동차 대분분 들어감.

 

물을 전기 분해하면 산소와 수소가 나온다. H2와 O2를 만나게 되면 물이 되면서 전기가 된다. 이것이 연료전지이다.

 

<배터리의 개발 역사>

납 축전지는 1859년에 발명.

가격이 너무 싸기 때문에 현재 내연기관에 대부분 쓰임

NIMH 1890년 발명 전기차 하이브리드에 쓰임 

전원 충전 컨셉트 유무는 PHEV는 충전하고 할 수 있는 구조.

Li-ion은 일본에서 1986년에서 발명 고가, 휴대용 전자정보 기기

일본에서 시작된 산업이 한국으로 넘어옴.

 

120년 전에 자동차산업의 태동기, 이 당시에 내연기관보다 전기차가 더 많음. 

포드가 컨베이어시스템하면서 내연기관 가격은 확 낮춤.

1996년에도 EV가 나온적이 있다.

 

추가 자료에서 제공한 유럽 시장에서 전기차 판매량 가장 빨리 알수 있는 사이트 https://cleantechnica.com/

<2차 전지 핵심 요소> 

가장 본론이고 가장 핵심 내용임

1. 2차 전지의 구조와 작동원리

2. 2차 전지 원가 구조 및 소재 원가 구성

3. 2차 전지의 구성 요소- 양극재, 음극재, 전해액, 분리막, 집전체

 

<배터리 구조>

2차 전지 4대 구성요소- 양극, 음극, 전해액, 분리막

양극, 음극이 맞나면 불이 나는데 그것을 차단하는게 분리막.

전해액이 이온이 원활하게 이동하도록 돕는 매개체.

양극은 리튬이온 소스로 배터리 용량과 평균 전압을 결정

음극 리튬이온을 방출하며 전류를 흐르게 하는 역할

 

<배터리 원가 구조>

소재가 60%

R&D가 15% 산업이 성장할 수록 비율이 낮아짐

감각상각비 9%

인건비 7%

~원가 중 소재부문 구성~

양극재가 31% 음극제 13% 분리막 전해질 순으로 원가 차짐

 

양극재는 

대표기업이 유미코어, 포스코케미칼, 에코프로비엠, 엘엔에프, 코스모스신소재 등 

종류는 NCM(니켈 코발트 망간) EX) NCM333은 1/3씩 쓰임

LEP(철이 들어가면 폭발성이 낮고 단점은 무거움)- 중국의 저가형 EV에 채택함.

NCA는 알루미늄이 들어감. 고출력을 요구하는 전동공구에 쓰임. 

LMO는 망간을 써서 LCA보다 안정성 있음.  

 

원소 주기율 보면 니켈 코발트 망간 순으로 있고 비슷한 물질임. 

비율을 조절하면서 개발하고 있음.

NCM333을 쓴 배터리가 33% 차지

 

음극재는 

대표기업은 포스코케미칼, 대주전자재료, 한솔케미칼, BTR, Hitachi, Tokai Carbon, Shanshan 등

음극재에서 가장 많이 쓰이는 것이 흑연이다.

합성 흑연 아니면 인조 흑연으로 나뉨 

탄소보다 실리콘 음극재를 만들었을 때 용량을 10배로 늘릴 수 있음 

그런데 엄청난 단점이 충전을 하면 2~3배 부피가 늘어남. 그래서 이거를 다 쓰면 배터리 터짐.

비율을 1, 2, 3% 등 실리콘을 조절해서 개발하고 있음.

 

전해액은 리튬이온 이동을 돕는 매개체

대표기업  솔브레인, 천보, 후성

전해질은 2차 전지의  수명 및 성능, 안정성 확보를 위해 전해액 제조 시 첨가하는 다양한 종류의 화합물.

 

전기차는 10, 20년 써야되기 때문에 수명이 늘어야함. 고출력도 가능해야 함. 수명, 충전시간, 고출력 

전해액 시장 수요 전망은 소형전지도 성장하지만 중대형 전지가 성장함.

배터리 업체, 완성 완성, 소재 업체의 합작이 필요한 작품. 

전기차는 2~3년 늦게 나온다.

 

분리막은 양극과 음극의 분리

내구성도 좋아야 하고, 절연 성능도 좋아야 하고, 배터리 내부에 양극과 음극이 접촉하지 않도록, 

많이 왔다갔다 한다는거는 열이 발생한다는 거, 절연성이 뛰어난 폴리에틸렌으로 만듬,. 얇은 하얀 비닐 같음. 

 

동박 음극활물질을 도포하는 음극집전체

대표기업: 일진머티리얼즈, SKC, 솔루스첨단소재, Wason, 장춘CCP, Nuode

티타늄 드럼은 일본에서만 생산함. 큰 회사들이 만드는게 아니고 일본의 중소기업들에만 생산함. 

곡면이 잘 만들어진 티타늄 드럼에 구리 용액이 담겨져 있고, 

 

배터리 4대요소 양극 음극 분리막 전해액

양극화 물질을 붙이는 알루미늄 박이 있고, 

 

 

2차 전지 제조 공정

전극공정

세부공정 공정 세부내용 

Mixing 전극 구성 물질을 혼합해서 슬러리를 생산

Coationg 혼합된 슬러리를 극판에 코팅해서 양극과 음극을 제조

Roll Press 전극에 코팅된 슬러리를 압착하여서  전극의 밀도와 결합력을 높임

Slitting 전극의 폭을 제품 기준에 맞게 절단하는 공정

Vaccum Dry 일정 시간 가열처리하여 전극 공정 마무리. 

 

 

조립공정

세부공정  공정 새부내용

Notching 단판 극판 제조(전극의 양극과 음극 전극의 탭을 성형하고 Sheet  형태로 커팅하는 공정)

Stacking 극판을 일정한 두께로 쌓는 공정(양극과 음극을 분리막으로 구분 짓고, 스태킹한 후 젤리롤 형태로 생산하는 공정)

Tab Welding 전류를 한 곳에 모은 후 용접(젤리롤의 탭 부분을 공정에 따라서 불량품을 선별해서 배출하고 양품을 이송하는 공정)

Packaging 배터리 셀을 전자 기기 사양에 맞게 조합하는 공정. 이 단계에서 전해액 주액 및 밀봉과 전해액의 고른 분산을 위해서 롤러로 밀어주기도 함., 

 

활성화 공정

세부공정 공정 세부내용

Aging 완성된 셀을 일정한 온도와 습도 상태로 Rack에 보관

Formation 충방전을 거치면서 활성화된 전지에 발생하는 가스 불순물을 빼내는 공정

Degassing 충전후 셀(Cell)내부에 발생된 가스를 제거하는 공정

IR/OCV 완성된 셀(Cell)의 출하 전 내부저항 및 전압을 측정하여 셀의 양/불을 검사

 

국내에 2차 전지 제조 공정별 장비 기업 

 

<2차 전지 벨류체인>

국내 3사 벨류체인 

주요 소재별 벨류체인

 

LG에너지솔루션: 글로벌 점유율 2위 

LG의 자회사인데 이제 상장하겠다는 업체

2025년까ㅣ 260GWH CAPA 증설 계획

4년에 2배 이상 증가하는 보기 힘든 고성장 산업.

아시아에서 유럽으로 미국으로 배터리 증설이 됨

얼티얼셀즈는 GM과 LG에너지솔루션의 50:50의 합작 기업.

LG에너지 솔루션의 폴란드 업체에 넣었던 2차 전지 장비 업체들을 찾아서 네이버나 구글에 검색을 하면 알 수있음 이런 업체들이 수혜를 받을 거임.

60GWH는 전기차 100만대 만들 수 있음. 

얼티얼셀즈 오하이오는 2조 5천억 투자하면 35GHW 지을 수 있구나,  1조면 10GHW 지을 수 있음.

LG에너지솔루션의 주요 고객사는 폭스파겐, 현대기아차, 테슬라,  최근에 테슬라의 난징 공장에 모델 Y를 LG에너지 솔루션이 공급하고

위 업체들만 잡는게 아니라 여러 완성차 업체들을 공급하기도 하고,

 

삼성SDI는 

글로벌 점유율 5위

수주 없이 일단 공장을 짓는게 아니라 CAPA증설이 향후 매출과 연관있음. CAPA증가는 수주 증가다.

 

SK이노베이션

글로벌 점유율 6위

LG에너지솔루션과의 소송 합의금 약 1조원 영업비용 반영.

Ford 사와 합작법인 설립을 통한 미국 거점 확보

아이오닉 5의 전기차에 공급 추정

 

글로벌 2차 전지 기업

NorthVolt(스웨덴)

2021년 16GWh 양산 시작, 2024년 1공장 32GWh로 확장, 2공장 20GWh 가동

 

CATL(중)

독일에 공장 설립 예정. BYD와 CATL은 중국EV 시장 점유율 15%, 48%차지

 

브리티시볼트(영)

2021년말까지 4조원 투자

 

오토모티브셀즈(프)

PSA와 FCA 등 14개 브랜드가 통합해 출범한 스텔란티스와 토탈의 자회사 사프트의 합작회사.

2030년까지 250GWh 생산계획

 

양극재 주요기업

양극재 주요기업의 CAPA는 가파른 성장세.

국내 3사 양극제 Supply chain

LG에너지솔루션은 자체적으로 내재화 비율도 높음.

삼성SDI, SK이노베이션도 마찬가지로 내재화도 하고 포스코케미칼, 엘엔에프에서 공급받고 있음.

초기 업체들이 쭉 갈거라 예상하고 진입 장벽 높아짐.

포스코케미칼은 국내 유일의 양극재 및 음극재 동시 생산기업, POSCO와의 시너지 지속 예상

2023년까지 20만톤 Capa 확보 전망, 국내 양극재 기업 중 Capa 성장률 Top

 

에코프로비엠

OPM 7%로 국내 2차전지용 양극재 업체 중 우수한 수익성.

2년마다 고속성장.

 

2차 전지 사업은 자금력도 중요. 포스코가 대주주이기 때문에 국내 가장 주목받는 기업 중 하나.

 

원가구조에서 양극제가 40%차지 소재의 비중에서. 가장 큰 비중을 차지하는 산업. 

매출액 규모나 캐파도 많이 소요.

 

음극재 가장 크게 하는 회사가 국내에서 포스코케미칼

 

분리막 주요기업 SKIET 시장 점유율 11% 일본 업체들이 메인 잡고 있음. 중국 업체도 일부 있음.

분리막 산업도 투자비가 높음 양극재 만큼 이게 진입장벽으로 작용. 규모가 커지게 되면 투자 비용이 많이 필요하다는 자체가 진입장벽으로 작용.

대부분 업체들이 2년에 2배 증가하는 CAPA, 전기차도 연에 50% 올해도 그렇게 성장할거로 예상. 

SKIET는 습식 분리막 주요. 생산 효율성도 높음. 

 

전해액 주요기업. 

동화기업과 솔브레인.  전해액에 들어가는 첨가액을 후성과 천보.

*천보는 전해액에 첨가제를 넣어서 전기차 배터리 효율을 높이는 회사가 천보.  전기차 시장의 고성장을 바탕으로 향후 실적 성장 성망. 주요 고객사는 LG에너지솔루션, SK이노베이션 등

 

동박 주요기업

일진머티리얼즈, SK넥실리스,

동박은 말레이시아에 전기를 많이 쓰는데 전기값이 싼 곳에 감. 인건비와 전기비 한국의 1/2, 전기생산은 수력발전으로 안정적 전기 공급.

 

전기차 가장 중요한 것은

주행거리. 배터리 에너지 밀도 개선.

주요소 달리 충전소가 많지 않으니. 고용량 배터리 만드는게 중요 미션.

테슬라 모델3가 500KM 충족.

이쪽에 잘하는 업체가 K-배터리 산업에 주요 업체가 될거임.

니켈 비중이 늘어나는 양극재를 점차 개발하고 있고 

 

음극재에서는 실리콘 첨가를 높여 밀도를 개선하고 전해액도 천보가 조미료를 넣으면서

에너지 밀도를 높이려고 하고 있음.

 

배터리 가격도 떨어뜨려야함. KWH당 120불 정도 

2023년도 KWH 100불 정도 예상. 2~3년 20% 떨어지고 있음.

배터리 가격이 천만원 가격 자동차 가격이 3~4천만원인데;.

 

국내 주요 소재 기업

대주 전자재료 : 실리콘 음극재 만드는 회사,  

동진쎄미켐 : 반도체에 들어가는 포토레지스트를 하는 회사로 유명, 음극 도전재 생산

한솔케미칼: 음극 바인더 생산

나노신소재: 2차 전지 CNT 도전재 생산 및 공급

이엔드디:  2차 전지 양극활물질 전 단계인 Precursor 생산업체. 

 

<요약>

지금까지

<2차 전지 4대 핵심 소재.>

양극, 음극, 분리막, 전해질 

추가적으로 동박, 첨가재 

 

2차 전지에서 가장 중요한 것은 계속 에너지 밀도가 개선이 되는 방향으로 소재와 이런 형태가 바뀜

가격도 전기차에서 배터리 차지하는 원가 비중이 높기 때문에 이것도 계속 빠져야 하고, 

 

2차 전지 산업 주요 기업들

천보 : 전기차용 전해질 첨가제 제조 기업

일진머티리얼즈: 글로벌 탑 동박 제조 기업, 말레이시아 조기 진출로 동박 생산 경쟁력 확보 강점

SKC : 글로벌 탑 동박 제조기업, 우수한 재무구조를 바탕으로 공격적인 증설이 강점.

SK아이테크놀로지: 글로벌 Top 분리막 제조 기업 

포스코케미칼 : 양극재, 음극재 등 배터리 소재 제조 기업.

SK이노베이션: 글로벌 Top 배터리 제조기업 

LG화학: 글로벌 TOP 배터리 제조 기업. 가장 많은 수주 잔고와 배터리 소재 내재화가 강점. 

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후기 

주식을 예측할 수 없다고들 다들 한다. 맞는거 같다. 예측을 정확히 할 수 없는 거 같다. 하지만 면밀한 시장 분석을 하면 확률을 올릴 수 있을거 같다. 강의에서 들었던 업체 중 나한테는 생소한 기업들이었지만 규모가 상당한 업체들이랑 기술력과 선경지명 능력이 높은 회사들이 많은거를 알게 되었고 주식 가격이 비싸서 다 살 수는 없지만 몇개를 선정해서 구입할 예정입니다. 

애널리스트 분들에게 주식 강의를 들으면서 주식을 넘어서 경제 상식과 세상 돌아가는 것을 알 수 있어 좋은 기회였던 거 같습니다. 자료도 풍부하고 내용도 알차서 너무 좋았습니다. 

 

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본 포스팅은 패스트캠퍼스 환급 챌린지 참여를 위해 작성되었습니다.