이차전지 구성요소/양극재/음극재 정리

안녕하세요

요즘 이차전지 배터리 관련주가 아주 뜨겁습니다. 이차전지가 전기차에 들어가는 배터리라는 것은 모두가 알고 계실 텐데요.

오늘은 이차전지와 전기차시장에 대해서 알아보겠습니다.

1. 이차전지란?

이차전지란, 방전이 되면 사용 불가능한 일회적인 1차 전지와는 달리, 전기를 저장했다가 2회 이상 반복사용이 가능한 전지를 말합니다. 재사용이 불가능한 1차전 지보다 경제적이고 환경 친화적이며 최근 전 세계적으로 ESS(Energy Storage System), EV, IT/Moblie 용 등에 사용되고 있습니다.

- 양극재(Cathode material)
양극재는 리튬이온전지의 4가지 핵심소재 중 가장 큰 비중을 차지합니다. 또한, 리튬의 공급원으로써, 전지 충/방전 시 양극재의 결정격자로부터 리튬을 방출/흡수하여, 전지 내에 전기에너지를 저장 및 방출을 가능하게 합니다. 리튬을 많이 포함한 양극재를 사용할수록 용량이 커지게 되고, 음극재와 양극재의 전위차가 크면 전압이 커집니다.

- 음극재(Anode material)
음극재는 리튬이온과 전자를 전지 충전 시 저장하였다가 방전 시 내어주는 역할을 합니다. 즉, 전지가 충전상태일 때 리튬이온은 음극에 존재하며 방전 시 리튬이온은 전해액을 통해 다시 양극으로 이동하게 되고, 리튬이온과 분리된 전자는 도선을 따라 이동하면서 전기를 발생시킵니다.

2. 이차전지 핵심요소

이차전지의 4대 핵심요소는 양극활물질(양극재), 음극활물질(음극재), 분리막 및 전해액으로 구성되어 있습니다. 삼성 SDI, LG에너지설루션, SK온 등 배터리 제조업체는 핵심 소재들을 매입 또는 자체생산하여 이차전지를 생산하고, 최종적으로 IT, 자동차, 에너지 업체들에 공급합니다. 주요 최종 적용 제품으로는 소형분야인 모바일기기와 중대형분야인 전동공구, E-bike, 전기차, 전력저장시스템(ESS) 등이 있습니다. SNE리서치에 따르면 글로벌 이차전지 시장(리튬이온 이차전지 시장)은 2021년 438 GWh에서 2030년 4,271 GWh까지 약 9.8배 성장할 것으로 예상하고 있습니다. 특히 중대형분야인 전기차 시장은 전 세계적 전기차 보급 확대 정책에 힘입어 2030년 3,750 GWh의 수요가 전망되며 2021년 대비 약 12.6배가량의 폭발적인 성장이 전망됩니다. 이외에도 전력저장시스템(ESS), 전동공구, E-bike 및 모바일, E-모바일 등 소형분야에서도 이차전지 수요가 증가할 것으로 전망됩니다.

 

최근 기후 변화에 대응하기 위해 온실가스 감축을 위한 전기차 보급, 신재생에너지의 효율적 저장이 가능한 에너지 저장장치(Energy Storage System, ESS) 등이 각국 정부의 보조금 지원 등 정책 및 규제에 힘입어 전 세계적으로 뚜렷한 성장세를 보이고 있으며 이에 이차전지는 4차 산업의 주요 소재로 급성장하고 있습니다. 당사는 LG에너지솔루션, 삼성 SDI, SK온 등 전기차 배터리업체를 대상으로 이차전지 주요 소재를 납품하여 매출을 발생시키고 있습니다. 배터리 시장조사업체 SNE리서치에 따르면 당사의 주요 매출처인 LG에너지솔루션의 경우 2022년 누적기준 글로벌 전기차용 배터리 점유율 3위(12.3%)를 기록하며 전년대비 한 계단 낮아졌지만 배터리 사용량은 작년 동기대비 9.7% 증가하는 여전한 성장세를 보고 있습니다. 이러한 성장세와 함께 2020년 1월, 당사와 1조 8천억 원 규모의 양극재 중장기 단가 및 공급계약을 체결하기도 하였습니다. 또한, 최근 삼성 SDI로 매출처를 다변화하였으며 향후 10년간 약 40조 원 규모의 양극재(NCA)를 공급 예정입니다.

이차전지 사업은 IT기기의 성장과 친환경, 각국의 에너지절감 정책에 따른 EV, ESS시장의 확대로 지속적인 성장이 예상됩니다. 특히, 전기차용 이차전지 시장은 중국의 강력한 전기차 산업 육성 정책, 유럽의 이산화탄소 배출 규제와 글로벌 OEM업체들의 전기차 모델비중 확대 추세로 2022년 1,083만 대에서 2030년 6,130만 대규모로 성장할 것으로 예상되는 전기차 시장 성장 수혜가 예상됩니다.

시장 성장의 이유로는 아래와 같이 3가지의 이유로 보고 있습니다.

○ 주요 국가의 EV Drive 정책
급격하게 증가하는 전기자동차 수요에 대응하기 위해 각 국가별 다양한 이차전지
산업 육성 및 활성화 정책이 시행되고 있습니다. 중국, 미국, 유럽 등 EV 주요 생산 및 판매 국가에서 구매자들에게 세제 혜택과 차량 보조금을 지급해 주며 자동차 생산업체에게 전기차 생산을 의무화하고, 내연기관의 배출가스 규제 강화 또는 내연기관의 퇴출을 목표로 정책을 추진함에 따라 소비자들의 EV 구매의 매력 상승과 완성체 업체의 전기차 포트폴리오 확대 및 생산/공급이 크게 늘어날 것이라고 생각합니다.

○ 글로벌 Car OEM 업체들의 전기차 판매 목표
각국의 완성차 업체들의 전기차 라인업이 추가되고 있으며, 이에 따른 본격적인 전기차 시장의 확장이 이루어질 것으로 예상합니다. 독일의 폭스바겐은 '트랜스폼 2025+'라는 전략 하에 2025년까지 연간 150만 대의 전기차 판매를 목표로 하며, 장기적으로는 2050년까지 완전한 탄소중립실현을 목표로 하고 있습니다. 일본의 도요타 또한 2025년까지 전기차 라인업을 10종 이상으로 확대하며 연간 350만 대의 판매량 목표를 세웠습니다.

○ 전기차 생산기술 발전에 따른 주행거리 상승 & 가격 하락
최근 계속되는 양극재 중심의 배터리 발전으로 배터리의 에너지밀도가 향상되고 있습니다. 고가 소재인 코발트 중심의 양극재에서 하이-니켈 중심의 양극재 중심으로 발전하면서 배터리 효율성이 개선되어 내연기관과 비교하여 단점이었던 EV의 주행거리가 상승하고 생산단가를 낮추는 효과를 얻고 있습니다.