[염블리와 함께배우기] 2차전지 Part2 : 배터리의 심장, 양극재!(NCM, LFP, NCA, 하이니켈, 양극재 밸류체인) - 50대 월급쟁이 주식공부

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이 영상은 양극재가 전기차배터리의 심장 역할을 함을 집중적으로 다룹니다. 2차전지의 주요 구성요소인 양극재의 중요성과 효과적인 조합을 이해하는 데 도움이 됩니다. 구체적으로, NCM, LFP, NCA와 같은 다양한 양극재 종류 및 이들의 성능과 활용 가능성에 대해 설명합니다. 전기차산업에서 양극재의 비중이 얼마나 높은지를 짚으며, 주행 거리와 배터리 성능을 좌우하는 요소로서 양극재의 특징을 강조합니다. 이를 통해 독자 및 시청자는 전기차 배터리의 미래와 관련된 다양한 측면에 대한 통찰을 얻게 될 것입니다.

[함께배우기] 33일차, 2차전지 Part2. 배터리의 심장, 양극재!(NCM, LFP, NCA, 하이니켈, 양극재 밸류체인)

1. ⚡ 전기차 배터리의 핵심: 양극재 역할 및 중요성

• 양극재는 전기차배터리의 심장으로서 가장 중요한 구성 요소이며, 배터리 제조 원가에서 47%의 비중을 차지한다.

• 양극재는 리튬이온을 음극으로 방출하면서 전자를 발생시키는 역할을 한다.

• 양극재의 구성은 양극 활물질, 도전제, 바인더, 알루미늄 박 등이며, 양극 활물질이 가장 중요하다.

• 양극 활물질은 배터리의 용량과 전압을 결정하며, 이는 주행 거리와 배터리 성능에 영향을 미친다.

• 양극재의 생산에는 리튬과 전구체가 필수적이며, 다양한 금속을 섞어 만들어진다.

2. 🔋 양극재의 구성과 역할

• 양극재는 전구체와 리튬의 합성으로 만들어지며, 2차전지에서 필수적인 역할을 한다. 

• 리튬이온 배터리의 기본 구성 요소는 리튬(Li), 코발트(Co), 산소(O)로 이루어져 있다. 

• 각각의 원소는 특정한 기능을 가지며, 리튬은 경량성이 특징이고, 코발트는 충전 방전 기능을 담당하며, 산소는 구조 유지 역할을 한다. 

• 일반적으로 리튬, 코발트, 산소의 조합으로 다양한 양극재 물질이 개발되며, LFP, NCM, NCA 등 여러 종류가 존재한다. 

• LiCoO2는 스마트폰 배터리에 주로 사용되며, 안정성과 수명이 높지만 리튬의 공급 한계로 인해 용량이 크지 않은 단점이 있다. 

3. ⚡ 전기차 배터리와 양극재의 중요성

• 전기차에 사용되는 배터리는 다양한 양극재중 하나인 LFP를 포함하여, 리튬, 인산철을 사용하고, 이는 안정성이 매우 높지만 에너지 밀도가 낮아 장거리 주행에 적합하지 않다.

• NCM 배터리는 니켈, 코발트, 망간으로 구성되어 있으며, 에너지 밀도가 높고 장거리 주행에 특화된 특징이 있다.

• NCM 배터리는 한국의 여러 기업들에 의해 생산되며, 포스코, 에코프로비엠, LG 등이 주요 기업으로 언급된다.

• NCA 배터리는 망간 대신 알루미늄을 사용하여, 높은 출력과 좋은 수명을 제공하지만 안정성은 상대적으로 낮다.

• NCA배터리는 전동공구와 진공청소기 등 고출력이 필요한 기기에서 사용되며, 포스코케미칼이 전기차용 하이니켈 NCA 양극재를 삼성SDI에 공급하고 있다.

4. 📊 양극재의 현황과 중요성

• NCA 배터리는 과거 전동공구에 많이 사용되었으나, 최근 전기차 시장으로 확대되고 있어 안정성과 출력이 장점이다.

• NCM, LFP, NCA가 현재의 대세 양극재로, 니켈은 주행거리 증가에 기여하지만 안정성 저하를 초래하며, 코발트 비중을 줄이는 추세다.

• 'A'라는 알루미늄 NCA가 최근 발전하고 있으며, NCM배터리는 비중에 따라 성능이 다르며, 예를 들어 NCM811은 니켈비중이 80%로 주행 거리를 늘리고 비용을 절감하는 효과가 있다.

• 하이니켈 양극재는 일반적으로 니켈 비중이 높은 배터리이고, NCM811은 원가를 낮추면서도 출력과 용량을 증가시킬 수 있다.

• 그러나 하이니켈을 사용하면 안정성이 떨어지는 단점이 있으므로 이를 보완하기 위한 연구 및 제품 개발이 필수적이다.

5. 🔋 양극재의 현황 및 중요성

• 양극재의 기술력은 특수 코팅을 통해 안정성을 확보하는 것이며, 이는 한국 기업들이 특히 잘하고 있다. 

• 2021년 기준 양극재세계 톱10에는 에코프로, LG, 리치아, 유미코 등이 있으며, 한국 기업들이 강세를 보이고 있다. 

• 양극재 밸류체인에서 에코프로비엠이 시장 점유율이 높고, NCM811과NCA 배터리를 주로 생산하고 있다. 

• NCM배터리의 안정성을 높이기 위해 알루미늄을 추가하는 NCMA 기술이 도입되고 있으며, 한국 기업들의 양극재발전이 지속적으로 이루어지고 있다. 

• LFP 배터리의 시장도 성장할 조짐을 보이며, 현대차와 테슬라가 LFP기술 도입을 검토하고 있다.