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NCM
NCA
LMO
배합하는 비율에 따라 NCM523, NCM622, NCM811이라고 부르기도 한다. 니켈의 비율을 높이고 코발트의 비율을 낮추는 것은 한정된 코발트의 양으로 원가가 비싸기 때문에 자연스럽게 흘러왔다.
양극을 조금 더 자세히 살펴보면 양극의 틀을 잡아주는 얇은 알루미늄 기재에 활물질과 도전제, 바인더가 섞인 합제가 입혀져 있다. 활물질은 리튬이온을 포함하는 위의 물질들이고, 도전제는 리튬산화물의 전도성을 높이고, 바인더는 알루미늄기재에 활물질과 도전제가 잘 정착할 수 있도록 접착제의 역할을 한다.
- 2차전지 양극재 벨류체인
출처 : NH투자증권
국내 배터리 셀 3사에 납품하는 양극제 업체의 밸류체인(관련주)입니다.
먼저 삼성SDI에는 Umicore, 엘앤에프, 에코프로비엠
LG화학은 Umicore, Nichia, 엘앤에프, 포스코케미칼
SK이노베이션은 엘앤에프, 에코프로비엠입니다.
여기까지 양극재 대해서 설명드렸습니다.
개별기업(에코프로비엠, 포스코케미칼, 엘앤에프) 설명은 따로 시간 되면 여기에 붙여서 올리던지 따로 올리던지 하겠습니다. 감사합니다
다음은 음극재를 알아보자.
음극재
음극재는 배터리의 수명을 결정한다. 음극은 안정적인 구조, 낮은 전자 화학 반응성, 리튬 이온을 많이 저장할 수 있어야한다. 그래서 원료로 흑연이 있고, 인조흑연과 천연흑연이 있다. 그런데 실리콘을 첨가물로 섞으면 배터리의 효율이 더 좋아진다. 그래서 실리콘을 첨가물로 넣지만 실리콘만을 넣을 수는 없고 흑연과의 적절한 조화가 필요하다.
배합을 제대로 못했을땐 배터리의 안정성이 떨어져서 폭발의 위험이 있다.
- 2차전지 음극재?
음극재는 양극에서 나오는 리튬이온을 받아들이는 소재, 음극활물질이라고 합니다.
그 음극재의 주 재료는 흑연 등의 탄소물질이 가장 많이 사용됩니다.
포스코케미칼이 세계 1위의 음극재 생산업체입니다.
관련기사 : https://mk.co.kr/news/business/view/2019/10/878400/
위 그림은 글로 정리하면 아래와 같습니다.(분리막, 전해질은 다음 편에 자세히 설명드릴 테니 일단 음극재만 집중하면 되겠습니다.)
양극재 - 양극활물질(리튬, 니켈, 코발트, 망간, 알루미늄) + 양극기재(Al)
음극재 - 음극활물질(흑연) + 음극기재(Cu)
분리막 - 절연소재의 얇은 막
전해질 - 전해질염 + 유기용매 + 첨가제
구성요소별 특징
양극재 - 산화가 잘되는 물질로 구성되며 배터리의 용량과 평균 전압을 결정함.
음극재 - 주로 흑연을 이용하며 배터리의 수명을 결정함
분리막 - 리튬이온만 통과시키는 역할과 쇼트 발생 방지
전해질 - 이온이 잘 이동할 수 있도록 도와주는 용액
- 음극재 종류1. 음극재 종류
음극재에 들어가는 음극활물질에는 천연흑연, 인조흑연, 등이 있습니다.
다양한 음극활 물질이 연구되고 있으나 향우 5년 내에는 다른 소재로 바뀔 가능성은 적다고 알려져 있으며,
천연흑연은 아래의 특징처럼 싸고 구하기가 쉬우며, 인조흑연은 수명이 길어 부가가치가 높습니다.
현재 전기차용 배터리에 천연흑연과 인조흑연을 섞는 업체는 삼성SDI, LG화학등이 있고
인조흑연만 사용하는 업체는 파나소식, 테슬라가 있습니다.
2. 음극재 수요전망
음극재는 아래 그래프를 보시면 천연흑연이나 인조흑연 모두 2025년까지 수요가 증가함을 보실 수 있습니다.
천연흑연은 광물에서 추출하고 대부분 중국에서 수입하고 있는 상황입니다.
인조흑연은 더 많은 공정으로 인해 부가가치가 높으며 대부분 일본의 점유율이 높은 상황이며 인조흑연이 비중이 높아지고 있는 추세입니다.
3. 음극재 가격 추이
천연흑연은 왼쪽 그래프처럼 점점 상승추세에 있으며, 인조흑연은 오른쪽 그래프처럼 점점 안정화 추세에 있습니다.
4. 음극재 개선
음극재는 리튬이온을 저장하기 때문에 흑연이 배터리 저장용량을 결정한다고 봐야 한다.
배터리 저장용량을 늘리기 위해서는 이 흑연의 에너지 밀도를 높여야 하는데 현재 흑연의 최대 용량에 이미 도달을 했기 때문에 실리콘 첨가제를 사용하는 방법이 주목받고 있다.
사진 왼쪽처럼 흑연에 실리콘을 균일하게 코팅을 해서 에너지 밀도를 낮추는 동시에 원가도 하락시키는 방법이다.
하지만 실리콘의 용량을 늘릴 수만 있는 게 아닌 게 실리콘의 낮은 안전성으로 인한 배터리의 변형을 가져올 수 있어 오른쪽 사진처럼 5% 정도만 사용되고 있습니다.
아래 그림의 음극재 시장 전망도 참고 바라며, 에너지 밀도도 실리콘 합성물이 훨씬 높음을 확인 바랍니다.
아래 그래프는 2025년까지 천연흑연, 인조흑연, 실리콘 시장의 수요 전망한 그래프입니다.
- 동박이란?
동박은 아래 그림에서 초록색 기둥 같은 음극기재(Cu)라고 불리는 부품이며 또는 구리박이라고 말씀드릴 수 있습니다.
참고로 빨간색 기둥은 양극지재(Al) 알박, 알류미늄박을 말합니다.
출처 : 한화투자증권 리서치
혹시 이해가 잘 안되는 분이 있을까 봐 좀 더 자세한 다른 사진을 하나 더 보여드리겠습니다.
보시면 아시겠지만 동박은 말그대로 구리로 된 얇은 호일을 동박이라고 부릅니다.
출처 : SK(주)- 동박시장의 진입장벽
동박은 다른 2차전지 구성요소보다 진입장벽이 상당히 높습니다.
앞으로 2차전지에 투자를 하신다면 동박 업체를 알아보셔도 좋을 것 같습니다.
아래에 동박 관련주를 소개해 놨습니다.(시간이 되면 동박관련주도 하나씩 살펴보도록 하겠습니다. ^^)
동박 시장이 진입장벽이 높은 이유는 아래와 같습니다.
1. 고도기술 필요
동박은 머리카락 두께의 약 15분의 1 수준의 얇은 구리 호일이라고 말씀드렸습니다.
그래서 고도의 공정제어 기술과 설비 경쟁력이 필요합니다. 이유는 얇을수록 많은 흑연을 넣을 수 있고 더 많은 이온을 저장할 수 있어 배터리 성능을 향상시킬 수 있기 때문입니다.
보통의 IT 기기의 제품들이 9~12㎛ 정도 이나 배터리에 동박은 이보다 더 얇아지고 있습니다.
최근에는 4㎛까지의 기술개발이 이루어지고 있습니다.
그럼 얇기만 하면 되느냐? 그것도 아닙니다... 그 얇기가 균일해야 하며, 인장강도의 요건도 맞추어야 합니다.
또한 음극활물질과 접착력이 중요하므로 접착력 증가를 위한 표면처리 기술도 있어야 합니다.
2. 많은 투자비
1만톤 당 투자비가 약 1,300억으로, 양극재(700억)와 음극재(600억) 대비 훨씬 높다는 것 입니다.
이런 이유때문에 2차전지 소재중 가장 진입장벽이 높으며 현재 글로벌 완성차 업체에 공급할만한 고품질의 동박을 만들수 있는 기업은 전세계 6곳 뿐입니다.
출처 : 한화투자증권 리서치센터
출처 : 한화투자증권 리서치센터
- 동박시장 전망
아래 도표는 동박 시장 전망입니다.
2025년까지 시장이 점점 커질것으로 예상하고 있습니다.
동박수요는 19년 15만톤에서 2025년 78만톤정도가 필요할 것으로 예측되고 있습니다.
- 동박 관련주
1. 일진머티리얼즈
http://www.businesspost.co.kr/BP?command=article_view&num=210407\
2. 두산솔루스
http://www.bloter.net/archives/487352
3. SKC
https://news.naver.com/main/read.nhn?oid=014&aid=0004134269
4. 고려아연
https://www.news2day.co.kr/article/20210108500033
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