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아이디테크이엑스에 의하면 LEP(인산철리튬)·NMC(니켈-망간-코발트)·NCA(니켈-코발트-알루미늄) 소재가 향후 EV시장의 성장에 힘입어 글로벌 시장을 지배할 것이라고 한다.
시장 분석가에 따르면 전기 자동차는 리튬 이온 시장의 핵심 동인으로 남아 있으며 전기 자동차는 향후 10년 동안 리튬 이온 배터리의 최대 시장이 될 것이다. 그 중요성이 커짐에 따라 EV 시장은 앞으로 사용 및 개발되는 리튬 이온 배터리 기술의 재활용이 핵심 결정 요인이 될 것으로 예상된다.
그러나 이러한 기술은 시간이 지남에 따라 발전해 왔다. 예를 들어, 본 보고서는 양극 재료에 사용되는 니켈의 함량이 증가함에 따라 코발트의 양이 감소한다고 언급하고 있다.
이 서류에는 "NMC 111(동일한 부품 Ni, Mn, Co)은 NMC 532 및 NMC 622로 대체되었으며 NMC 811의 사용이 확대되고 있으며 주요 음극 제조업체는 NMC 및 NCA에서 90% 이상의 니켈로 이동하려고 한다"고 적고 있다.
이 보고서는 “이는 비용이 많이 들고 잠재적으로 문제가 될 수 있는 코발트를 줄이고 용량과 에너지 밀도를 최대한 높이고자 하는 욕구에 의해 추진되고 있다. 이러한 재료의 안전성과 수명을 보장하는 데 어려움이 남아 있다”고 지적한다.
시장분석가의 관점에서 볼 때 NMC와 NCA 양극은 중요한 위치를 유지할 것이지만, 특히 유럽과 북미에서는 2021년과 2022년까지 배터리 가격에 대한 압박과 향후 자재 공급 차질의 가능성이 지속적으로 EV 제조업체와 배터리 제조업체가 전략을 재검토하도록 강요할 것이다. 테슬라, 폭스바겐, 포드, 스텔란티스(Stellantis) 등이 그 예이며, 이들은 대중 시장이나 저가 차량 부문에 일부 지역에서 더 저렴한 LFP(리튬 인산철) 음극을 사용할 계획을 개략적으로 밝혔다.
이 보고서는 “LFP는 특히 중국에서 전기차 시장점유율 탈환에 힘입어 지난 2년간 이미 시장점유율을 회복했다. 아이디테크이엑스는 전체 리튬 이온 시장(GWh 기준)에서 LFP의 점유율이 향후 10년 동안 증가할 것으로 예상한다”라고 기술하고 있다.
이 문서는 또한 LFP 생산 능력이 향후 5년 동안 연평균 성장률(compound annual growth rate, CAGR)이 30~32%이고 NMC 및 NCA 생산 능력은 CAGR 19~20%로 성장할 것으로 예상한다.
이 보고서는 “LFP의 이러한 성장은 전기 자동차와 고정식 배터리 저장 시스템 모두의 배터리 가격을 낮추라는 압력에 의해 주도될 것이다. LFP는 이미 고정식 애플리케이션에 매우 적합하지만 에너지 밀도가 여전히 주요 성능 지표인 전기 자동차의 경우 기술 혁신을 통해 NMC/NCA에 비해 낮은 에너지 밀도의 영향을 최소화하고 LFP를 훨씬 더 매력적인 제안으로 만들 수 있다”고 주장한다.
이 보고서는 “이러한 개선은 실리콘 양극, 셀-팩 디자인 또는 기타 자동차 구동열인 ‘드라이브트레인(drivetrain)’ 효율성 향상의 사용에서 비롯될 수 있다”고 덧붙인다.
아이디테크이엑스가 LFP로 전환함으로써 코발트와 니켈에 대한 의존도를 제한하려는 추진과 함께 보는 문제는 중국에 대한 의존도가 증가할 것이라고 전망했다. 이는 대부분의 LFP 생산은 중국 기업들이 국내에서 운영하고 있으며, 해외에서는 LFP 생산 계획이 상대적으로 적기 때문이다.
◇다른 옵션
시장 연구원은 "전통적인" 음극 화학 외에도 한국의 에코 프로BM(EcoPro BM)과 벨기에의 유미코아(Umicore)가 독일 화학기업 바스프(BASF SE)에 합류해 고 망간 양극을 상용화하려는 의도를 설명하면서 고 망간 양극이 관심을 끌기 시작했다고 지적한다.
이 백서는 “이러한 음극의 개발은 NMC/NCA에 필적하는 에너지 밀도를 허용함으로써 이익을 얻는 동시에 비용 절감에 대한 요구에 의해 추진된다. 전압 페이드와 낮은 주기 수명은 여전히 채택의 주요 장벽으로 남아 있다”고 평가한다.
코발트가 없고 고전압인 리튬 니켈 망간 산화물(LNMO, Lithium Nickel Mangan Oxide) 음극도 상대적으로 낮은 비용과 배터리 팩 설계의 효율성을 개선할 기회를 제공하므로 경쟁에 합류할 수 있다.
이러한 음극은 다른 음극에 비해 kg/kWh 리튬 강도가 낮아 리튬 소비를 줄일 수 있는 것으로 보이며, 이는 공급 제약이 구체화되고 제조업체가 높은 리튬 가격의 영향을 최소화하는 방법을 찾아야 하는 경우 매우 중요해질 수 있다.
LNMO의 문제는 고망간 음극과 마찬가지로 주기 수명과 안정적인 전해질의 필요성이 주요 장벽으로 남아 있다는 것이다.
이 문서는 “궁극적으로 아이디테크이엑스는 NMC, NCA 및 LFP가 가격, 성능, 애플리케이션 적합성 및 가용성 사이의 균형(절충)에 의해 결정되는 재료 선택과 함께 2033년까지 사용되는 지배적인 음극 재료가 될 것으로 예측한다"라고 명시하고 있다.
김세업 글로벌이코노믹 기자
