2차전지 투자자가 알아야 할 2023년 주요 이슈(5) : CNT 도전재

[맥가이버]

[2차전지 산업 보고서 - 하나증권 2차전지/디스플레이 김현수, 위경재]

'2차전지 투자자가 알아야 할 2023년 주요 이슈(5) : CNT 도전재'

자료링크 : https://bit.ly/3VP1AVI


▶️ 차세대 배터리 개발 과정에서의 CNT 도전재

- 2차전지의 양/음극은 4개 구성 요소로 구분 가능. 활물질, 극판(알루미늄박, 동박), 도전재, 바인더
- 그 동안 시장의 관심은 셀, 양/음극 활물질, 극판에 집중되어 왔음
- 향후 차세대 배터리 개발 과정, 특히 실리콘 음극재 개발 본격화('2차전지 투자자가 알아야 할 2023년 주요 이슈(4) : 실리콘 음극재 시장 개화' - http://bit.ly/3VBPGi4 참조)되며 CNT(탄소나노튜브) 도전재에 대한 수요 점진적으로 증가할 전망


[CNT 도전재 개요]

- 도전재(Conductive additive)는 활물질의 산화/환원 반응 과정에서 이온전도도를 높이고, 바인더가 부도체로 작용하는 것을 방지
- 일반적으로 도전재는 활물질, 바인더와 함께 Slurry 형태로 혼합되어 있음. 해당 Slurry를 극판에 도포하여 양극, 음극을 형성
- 이온전도도를 높이기 위해 도전재를 사용하는 만큼, 아직까지는 전도성 물질인 카본블랙(Carbon black)이 도전재의 주요 원료로 사용되어 왔음

- 전기전도도, 열전도도, 인장강도가 높다는 CNT의 특성에 따라 차세대 배터리에 CNT 도전재를 도입하고자 하는 움직임 본격화
- 이에 더해, 최근 전기차 OEM 및 셀 메이커 중심으로 주행거리 향상 및 충전 시간 단축 위해 실리콘 음극재 도입이 검토되는 과정에서, 실리콘 음극재의 단점을 보완할 수 있는 CNT 도전재에 대한 관심 동반
- 1) CNT 도전재는 기존 카본블랙 대비 높은 전도도를 보유. 도전재 사용량을 줄임으로써 활물질 사용 비중을 높여 에너지 밀도 개선 가능
- 2) 실리콘 함량을 높이는 과정에서 발생하는 음극재 부피 팽창 문제 발생하나, CNT 도전재는 높은 강도를 보유하고 있어 팽창 제어 가능

- CNT는 크게 2개 구조로 나눌 수 있음. MWCNT(Multi-Walled CNT), SWCNT(Single-Walled CNT)
- 일반적으로 양극재용 CNT 도전재로 MWCNT를 사용하고, 음극재용 CNT 도전재로 SWCNT를 사용
- 양극재용 CNT 도전재는 국내 나노신소재, 동진쎄미켐, LG화학이 생산 중이며, 음극재용 CNT 도전재 생산은 나노신소재가 유일


[기업별 준비 상황]

1. 나노신소재
- 국내에서 유일하게 MWCNT, SWCNT 도전재 모두 생산
- CNT 도전재 CAPA는 현재 약 6,000톤 수준에서 2023년 15,000톤 수준까지 증가 전망
- 북미 지역 자회사 ANP USA 통해 미국 공장 신설 계획

2. 동진쎄미켐
- MWCNT 도전재 생산 중이며, Northvolt와 CNT 도전재 장기공급계약 체결한 바 있음
- Northvolt에 도전재를 공급하게 될 '동진스웨덴AB'는, CAPA 고려할 때 연간 약 700억원 수준의 매출 발생 가능할 전망

3. LG화학
- LG에너지솔루션이 블랙카본과 CNT를 혼합 사용하는 점 고려할 때, CNT 생산 공급자로서의 역할 기대
- 현재 약 2,900톤 수준인 CNT CAPA는 대산 4공장 증설 통해 2024년 약 6,100톤 수준으로 증가할 전망


[결론]

- 차세대 배터리 개발 과정에서 에너지 밀도 향상에 기여하고 음극재 부피 팽창 이슈 방지 가능한 CNT 도전재의 기술적 당위는 충분
- 2차전지용 CNT 도전재 수요는 현재 약 5,000톤 수준에서 2024년 15,000톤, 2030년 70,000톤 수준으로 증가할 전망
- 이에 따라 CNT 시장 규모 역시 2021년 약 4,600억원 수준에서 2027년 2.5조원 수준으로 성장 전망
- 실리콘 음극재 증설 본격화될 2024~2025년을 기점으로 CNT 도전재 수요 가파른 증가 가능하다고 판단
- 다만, 도전재 원가 비중이 양/음극재의 약 1~2% 수준임을 감안, 타 소재 대비 금액 기준 시장 규모는 작을 전망