• 실리콘음극재 player

:: 포스코홀딩스 - 7월 1일 실리콘음극재 생산기술을 보유하고 있는 테라테크노스 지분 100% 인수

:: 대주전자재료 - LG에너지솔루션

:: 한솔케미칼 - 삼성SDI

:: SK머티리얼즈 - SK온

:: 한솔케미칼과 SK머티리얼즈는 연구 개발 중

2023 은 하이니켈 양극재로 높아진 에너지밀도를 음극재에서 얼마만큼 따라 갈지 가늠해보는 해이다. 음극재 영역에서 실리콘 소재 채택과 함량 증가를 통해 배터리 셀의 에너지밀도 증가경쟁 은 필연적이기 때문이다. 실리콘 옥사이드 계열의 대주전자재료는 2023 년 3천톤 수준에서 2026 년 2만 톤으로 확대하고 SKC가 투자한 Nexeon의 경우도 2023년 양산 설비를 구축할 것으로 기대되고 있다. 

실리콘 음극재 적용 확대는 기존 카본블랙 기반의 도전재 에서 CNT로의 교체 가속화 로 이어질 것이라 예상된다 실리콘 소재는 충방전시 팽창과 수축이 크다 보니 구형 형태의 카본블랙의 경우 음극소재 사이에 탈착이 이뤄지며 전도성이 떨어지게 된다. 하지만 CNT 도전재 는 실처럼 기다란 형태이다 보니 전도성이 뛰어나다 양극재 영역에서 도 CNT 도전재 가 확대되고 있는데 , 이는 실리콘 음극재와 같은 팽창 이슈가 있기 때문 이라기 보다 는 기존 카본블랙에 비해 소요량이 현저히 줄어들고 그만큼 더 많은 활물질 로 에너지용량을 키울 수 있기 때문이다 국내에선 CNT 도전재 업체로 양극과 음극 모두 양산체제를 갖추고 글로벌 고객 확대에 나서는 나노신소재 CNT 파우더에선 차세대 Thin Wall( 소수벽 ) CNT를 세계 최초 개발하고 연속 공정 을 통해 원가경쟁력을 가진 제이오가 주목된다

• 실리콘 음극재는 팽창문제, 충반전 Cycle문제를 해결하기 위해 반드시 CNT도전재가 필요함.

• CNT도전재를 양극재에 적용할 경우 기존 도전재인 카본블랙에 비해 전자 이동도가 높아 사용량을 1/5로 줄일 수 있기 때문에 적은양으로도 동일 성능을 구현 가능. 또한 고가의 바인더 사용량 감소에도 도움

• CNT를 만드는 회사는 LG화학, 금호석유

• CNT는 미세분말 상태라서그 자체로는 사용이 어려움. 따라서 우수한 특성들을 효과적으로 발현시키기 위해서는 반드시 용액에 물리적으로 분산시키거나 다른 소재와 복합체로 만들어 사용

• 양극재 도전재를 만드는 회사는 나노신소재, 동진쎄미켐, LG화학

• 음극재 도전재를 만드는 회사는 나노신소재

2023 년은 원통형 4680 폼팩터의 진검 승부를 보게 될 전망이다 . 지난 4월 테슬라는 기가텍사스 공장에서 생산되는 모델 Y에 4680 셀을 탑재한다고 밝힌 바 있다. 이후 원통형 배터리셀 업체 중심으로 46파이 (원통형 셀의 높이 46mm) 원통형 셀 개발과 양산 선언이 이어졌다. 파나소닉 , LG 에너지솔루션은 테슬라와 같은 4680 폼팩터로 2023 년 내 양산을, 삼성SDI는 46파이사이즈로 파일럿 라인을 구축해 2025년 양산 계획을 발표했다. 또한 BMW와 같은 완성차 업체들도 2025년을 목표로 46파이 포맷의 원통형 셀을 자신들의 6세대 배터리로 채용하겠다고 선언했다. 

테슬라의 4680선택을 주목하는 이유는 2년전 배터리데이 행사를 통해 밝혔던 것과 같이 셀 디자인과 공정의 변화 재료 개선을 통해 배터리 제조 원가 혁신 기존 배터리 대비 56% 절감 예상 을 이룰것이라는 기대감 때문이다 하지만, 현재 테슬라가 채용하고 있는 4680셀은 2년전 배터리 데이에서 언급했던 혁신 요소 중 일부만 적용된 것으로 보인다. 유튜브채널을 통해 2차전지 산업 이슈를 다루는 Limiting Factors가 UC Sandiego 연구진에 맡겨 진행한 분석에 따르면 핵심으로 여겨진 건식 전극 공정이 양극재에는 적용되지 않은 것으로 보인다.  따라서 테슬라의 초기 4680 셀은 주로 탭리스와 패키징 변화를 통 해 원가 절감 효과만을 기대할 수 있는 상황 이다. 이에 따라 기존 2170셀 이 적용된 Model Y차량에 비해서 2,000~3,000 달러 정도 비용이 줄어들 게 되는데 만약 건식 전극 공정이 양산 적용 된다면 최대 5,500 달러까지 줄어들 것으로 보는 시각도 존재한다. 결국 배터리 업체간 4680 경쟁의 승자는 건식 전극 공정을 누가 먼저 양산 적용 하느냐에 달려있다

합종연횡의 이유 1) 물량이 너무 많다

• 3Q22 말 기준 수주 잔고: LG에너지솔루션 350조원, SKON 270조원 이상, 삼성SDI 120조원 추정

• 22년 상반기 기준 주요 소재 별 원가 비중: 양극재 42%, 음극재 8%, 분리막 5%, 전해액 3%

• 국내 배터리 3사 합산 수주잔고 740조원을 원가 비중으로 역산하면, 양극재 311조원, 음극재 59조원, 전해액 22조원, 분리막 37조원 필요

• 특히 중장기 관점에서 북미 수주잔고는 국내 배터리 소재 업체 소화 필요(합산 북미 수주잔고 380조원) -> 북미 수주잔고: LGES 250조원 이상, SKON 100조원 이상, 삼성SDI 30조원 이상

합종연횡의 이유 2) 북미 시장, 합종연횡 불가피

• 수주잔고 기준 북미 시장 수요: 양극재 160조원, 음극재 30조원, 전해액 11조원, 분리막 19조원

• 현재 국내 업체로 이미 포지셔닝이 되었는 양극재 밸류체인은 후발 한국 업체들로의 2/3원화 진행 전망

• 음극재는 포스코케미칼 시장 점유율 확대 지속, 분리막 역시 한국 분리막 업체 시장 점유율 확대 전망

• 가장 시급한 소재는 전해액, 현재 얼티엄 라인 포함 EV 배터리 내 한국 전해액 업체 점유율 매우 낮음

• 중국 -> 한국 업체로의 물량 이동 가속화될 것으로 판단(문제는 Capex)

23년 GM 북미 EV 판매 5배 이상 증가 전망

• GM 북미 EV 판매량 22년 7만대 -> 23년 35만대 이상으로 증가할 것으로 예상

1) 3Q22 기준 사전 예약: Hummer 9만대, Silverado 17만대, Blazer 여름 출시, Equinox 가을 출시

2) 22년 GM은 보조금 대상이 아니었으나, 23년 1월 1일부터 신규 보조금 7500$ 수령 가능

3) 얼티엄 생산능력 역산: 연말 디자인 Capa 95Gwh 중 연간 출하 34Gwh로 보수적 추정에도 40만대 이상 생산/판매 가능 -> GM 월 판매량 22년 5,000대 수준에서 23년 3~4만대 수준 증가 전망

• GM 북미 판매량 급증에 따라 배터리 셀, 소재 2~3원화 가속화될 것으로 판단

얼티엄 라인 소재 다원화 가속 전망

• 얼티엄 라인 하이니켈 양극재는 LG화학, 포스코케미칼이 양분하고 있으나, 향후 신규 업체로 3원화 진행될 것으로 판단. 특히 배터리 셀 2원화가 진행될 경우, 양극재 Player 다원화 가속화될 것

• 얼티엄 라인 소재 수급에서 가장 시급한 것은 전해액. 현재 얼티엄 라인 전해액은 중국 Capchem에서 조달하고 있는 것으로 파악, 향후 한국 전해액 업체로 2~3원화 필수적인 상황(IRA 법안 전해액 포함)

• GM 얼티엄 라인의 하이니켈 양극재 사용량은 25년 13.5만 톤, 전해액 사용량은 7.7만 톤 수준 추정

• 25년 기준 GM 얼티엄 라인 분리막 사용량 11억m2, 동박 사용량 5만톤 수준

• 분리막은 IRA 주요 부품으로 지정되지 않아 타 소재 대비 급한 상황은 아니지만, 1) 글로벌 Player 숫자가 타 소재 대비 제한적이며, 2) 향후 잠재적인 수급 리스크 감안 시, 중국업체 노출도를 점진적으로 줄여나갈 것으로 판단. 3) 한국 분리막 업체가 미국 증설에 가장 적극적인 상황

• GM 얼티엄 동박은 현재 일진머티리얼즈가 초기 물량 대응, 23년부터 SKNX로 이원화될 것으로 전망