3월 투자 전략 리스크 감안 바벨형 투자 전략 고민

- 3 월은 peer 그룹내에서도 종목별로 상이한 주가 흐름이 펼쳐질 가능성이 높고 이슈가 바뀔 때 마다 주가 변동성이 커질 것으로 판단됨 

- 리스크와 리턴을 같이 고민하는 투자자들에게는 펀더멘털이 상대적으로 양호하고 밸류에이션 부담이 없는 삼성 SDI, 신흥에스이씨 , 에스에프에이 등을 추천

- 모멘텀을 쫓는 투자자들 입장에서 보면 시점마다 다르겠지만 현재는 수요 변화 보다 새로운 소재개발이나 적용 이벤트를 활용한 적극적 트레이딩도 가능한 바벨 형 투자 전략 모색도 필요할 듯 

- 최근 포르쉐 타이칸 신형 모델에 실리콘 함량이 기존 5% 에서 8% 로 늘어난 음극재 적용 뉴스로 모멘텀이 생기는 실리콘 음극재 업체인 대주전자재료와 실리콘 음극재와 떼어낼 수 없는 CNT 도전재 공급업체인 나노신소재와 제이오 등을 관심 종목으로 제시함

황화물계 전고체전지 공정 변화

- 양극재: 1) 고체전해질과 믹싱, 2) 습식 공정 → 건식 공정

- 음극재: 1) 흑연 음극재 코팅 → 리튬금속/중간층 제조

- 추가되는 공정: WIP(Warm Istactic Press: 정수압 장비)

- 제거/단순화되는 공정: 1) 건조, 2) 분리막 스태킹, 3) 전해액 주입, 4) 화성

WIP : 필수 공정이지만 대량 양산 방법 찾아야

- WIP(정수압)은 전극을 형성한 이후 전극 x 고체전해질 사이 접촉계면 극대화 및 계면저항을 최소화하기 위한 고온/고압 공정이다. 

- 100Mpa 이상의 압력에서 고체전해질이 효과적으로 소결될 수 있으며, 이는 지구에서 가장 수심이 깊은 마리아나 해구에 버금가는 압력이다. 

- 삼성SDI는 400~600MPa의 압력을 가하는 것으로 알려졌다. 물을 이용하여 압력을 가하기 때문에 조립체의 밀봉이 필요하다. 

- 다만, 해당 방식은 조립체 하나를 처리하는데 30분 의 시간이 걸리기 때문에 대량 양산에 걸림돌로 작용한다. 

- 반면, 다른 가압 장비인 롤프레싱은 처리 속도는 빠르지만, WIP와 같이 전방향 일정한 압력을 가하기 어려운 단점을 지니고 있다. 

- 국내에서 WIP 장비는 일신오토클레이브(비상장)와 하나기술이 개발하고 있다.

리튬금속층 제조

- 흑연음극재 대신 리튬금속을 음극으로 사용하는 경우 별도의 리튬 Foil을 제조해야 한다. 

- 리튬 Foil이 없으면, 충방전 중 성질이 다른 리튬과 음극 집전체(동박, 니켈박, SUS 등)가 만나 덴드라이트 현상이 발생하고 리튬금속층이 불균일하게 형성되기 때문이다. 

- 그러나 리튬 Foil은 반응성이 커 공기 중 다루기 힘들며, 고가의 리튬 Foil 원가가 추가 되는 단점이 있다.

- 삼성SDI가 채택한 무음극은 상대적으로 용이하다. 

- 리튬 Foil 대신 Ag-C층을 음극 집전체 위에 배치하는 방식이다. 

- Ag-C층이 덴드라이트 형성을 억제해 주며, 리튬금속이 집전체 위에 균일하게 형성될 수 있게한다. 

- 다만, 이 또한 비싼 Ag의 원가가 추가된다는 부담은 있다.

전해액 주입 없어지고, 화성공정 단순화

- 전고체전지에는 전해액 주입이 필요없고, 화성 공정을 단축할 수 있어서 비용/에너지 절감에 용이하다. 

- 각 공정은 리튬이온 전지 제조 비용의 5~10%, 8~25%를 차지하는 것으로 알려졌다. 

- 화성공정은 충방전을 반복하여 음극재 표면에 SEI 층을 형성시키는 공정이다. 

- 그러나 전고체전지에서는 전해질을 사전에 혼합하여 전해액 주입 공정이 불필요하고, 

- 이미 고체전해질은 리튬과 안정적 상태을 이루고 있기 때문에 오랜 시간의 화성공정이 필요없다

전고체전지 개발의 난제는 기술적 측면에서는 

1) 고체전해질 x 전극 간의 높은 계면저항 

2) 덴드라이트(리튬금속 적용할 경우) 현상 이며, 양산 측면에서는 

3) 비싼 고체전해질/황화리튬 가격과 

4) 신규 서플라이 체인 구성이다.

- 전고체전지는 기존 리튬이온전지의 액체 전해질(전해액)을 고체 전해질로 대체하여 안전성/밀도/저온 특성을 향상시킬 수 있는 차세대 배터리다.

- 고체전해질 자체가 분리막 역할을 하여 기존 배터리의 분리막 대비 더욱 높은 강성으로 양극/음극의 접촉을 막을 수 있어 안전성이 우수하다고 평가받는다

- 전해질이 고체로 바뀌면 온도에 대한 민감도도 낮아져 더 넓은 온도 영역대에서 사용할 수 있다.

고체전해질을 사용한다고 해서 에너지 밀도가 높아지는 것은 아니다

1. 시스템단에서 외장 케이스, 냉각수 등을 단순화하여 에너지 밀도를 높일 수 있다

2. 그동안 적용이 어려웠던 리튬금속을 흑연 대신 음극재로 사용할 수 있어 셀단에서 추가적인 밀도 개선이 가능하다는 점이다

3. 기존 리튬이온전지의 한계 밀도는 셀 기준 800Wh/L(290Wh/kg)로 알려져 있으나, 삼성SDI/도요타 등은 900Wh/L(450Wh/kg) 이상의 전고체전지를 개발하고 있다.

LFP 중심의 시장 확대 가속화될 것 

글로벌 ESS 프로젝트 확대는 지속될 것으로 판단한다. 다만, 그 확대의 중심에는 LFP배터리가 있을 것으로 예상한다. 

1) 지난 몇 년간 겪었던 ESS 화재 사고로 인하여 하이니켈 배터리 프로젝트 지연이 지속되었으며, 해당 사건으로 배터리 셀 및 ESS 업체들의 실적 부진이 지속되었다. 

2) 최근 리튬 가격 하락이 가속화되며 LFP 배터리 가격 하락 속도가 상대적으로 더 빨라지고 있다. 

3) 공간의 제약이 있어 단위 당 에너지 밀도 개선이 핵심인 EV와 달리 ESS는 공간적 제약이 없다.

실제로 최근 CATL과 Gotion 등 중국 배터리 업체들의 프로젝트가 다수 발표되고 있다. LG에너지솔루션, 삼성SDI 등도 ESS 용 LFP 배터리 투자를 시작하였다. 가장 속도가 빠른 LG에너지솔루션의 경우 중국 ESS 용 배터리 라인의 LFP 전환 투자를 진행하고 있으며, 24년 하반기부터 관련 매출 인식이 시작될 것으로 예상된다.