LGES, 삼성SDI, SKon의 셀 3사 합산 북미 내 CAPA는 2021년 말 4GWh에서 2026년 425GWh로 증가할 것으로 전망한다. 425GWh의 공급량은 BEV 70kWh 급 전기차 607만대 분량으로 미국 완성차 시장이 1,500만대를 고려한다면 상당한 점유율을 차지할 것으로 전망한다. 북미 내 공급량은 2021년과 2026년 각각 LGES은 4GWh/251GWh, SKon은 0GWh/151GWh, 삼성SDI는 0GWh/23GWh로 확대될 예정이다. 국내 셀 3사중에서는 LGES이 가장 공격적으로 북미 내 배터리 생산설비를 증설하고 있다.

전고체 전지는 전해질이 고체로 이루어져 있어 분리막이 필요 없다. 또한 기존 가연성 액체가 포함된 전해액이 필요 없기에 온도/충격에 의한 화재 위험이 현저히 줄어든다. 따라서 폭발 위험 때문에 사용하지 못했던 리튬금속(용량이 흑연의 10배)을 음극으로 사용할 수 있다. 또한 냉각장치 등의 부재료가 줄어들며 단전지로 고용량이 가능하기에 BMS 부품들 역시 줄어든다. 즉 셀 단위로도 훌륭하지만 패키징 형태로는 더욱 에너지 밀도가 높아질 수 밖에 없다. 

전고체의 단점은 고체전해질을 사용함에 따라 양극/음극과의 계면에서 불안전성이 나타난다는 점이다. 양극과 전해질의 계면에서는 물리적 접촉이 충분해야 하는데 고체전해질의 표면이 매끄럽지 못하기에 계면저항이 커지는 부작용이 있다. 음극과 전해질의 계면에서는 충방전시 리튬 덴드라이트(리튬금속 표면에 쌓임, 이온 이동 방해)가 형성이 되는데 이를 억제해야 하는 문제가 있다. 이런 단점을 해결하지 못하면 출력이 낮아지며 수명 열위 문제가 발생하게 된다. 

단점을 극복하기 위한 다양한 고체 전해질 소재 연구가 진행되고 있는데 크게 황화물/산화물/폴리머로 나뉜다. 그중 산화물은 안전성이 높으나 연성 부족으로 계면저항이 크다는 단점이 있다. 또한 1,100도 이상의 고온 소결이 필요하다. 반면 황화물은 연성이 좋아 상대적으로 계면저항을 줄일 수 있어 전기차 용도로 개발이 많이 진행되고 있지만 습도에 취약한 단점(황화수소 발생)이 있다. 최근에는 2가지 이상의 소재를 복합한 고체 전해질 연구가 증가하고 있다. 

배터리 팩 기술로 LFP 배터리의 단점 보완 

LFP 배터리는 기존 시장의 주류 제품인 NCM 배터리 대비 가격이 저렴하고 안전성이 높지만 에너지밀도가 낮아 주행가능거리가 짧다. 중국 전기차 시장 성장의 축이 중소도시로 이동하면서 LFP 배터리의 경제성과 안전성이 더욱 부각되고 있는 가운데 CATL과 BYD 등 중국 2차전지 기업들은 LFP 배터리의 최대 단점으로 꼽혔던 짧은 주행가능거리를 CTP(Cell to Pack) 기술로 크게 개선하였다.

전기차에 탑재되는 배터리 팩은 셀·모듈·팩 단위로 확대되는데, CTP는 모듈을 생략하고 대신 셀을 늘려 에너지밀도를 높이는 방식이다. 2019년 9월 CATL이 글로벌 최초로 CTP 배터리 양산에 들어간데 이어 BYD는 2020년 3월 CTP 기술을 적용한 Blade 배터리를 출시하였다.

3월 36일 CATL은 3세대 CTP 기술을 적용한 ‘기린배터리(麒麟电池)’를 2023년부터 양산할 계획이라고 밝혔다. CATL은 기린배터리의 용량이 동일 사이즈의 4680배터리보다 13% 크다고 언급했다

현재 CATL과 BYD 등 중국 기업은 주로 각형 배터리를 사용하고 있는데 JEVE,Envision AESC 등 기업들은 파우치형 배터리에 CTP 기술을 접목하고 있다. JEVE의 파우치형 CTP 배터리는 올해부터 상용화될 전망이며 Envision AESC는 단위부피당 에너지밀도가 기존 대비 두 배 늘어나 주행가능거리가 1,000km에 달하는 파우치형 CTP 배터리를 2024년부터 양산할 계획이다

전기차 판매 호조에 힘입어 2021년 중국의 전기차 탑재 2차전지 사용량은 154.5GWh로 전년 대비 142.7% 급증하였다. 그중 NCM과 LFP 배터리 사용량은 각각 74.3GWh, 79.8GWh로 전년 대비 각각 91.3%, 227.4% 급증하였다

짧은 전기차 주행가능거리에 대한 우려로 인해 2020년까지 중국 2차전지 시장에서는 에너지밀도가 높아 주행거리 증가에 유리한 삼원계 NCM 배터리가 과반을 차지하였다. 그러나 테슬라 Model 3과 Model Y의 LFP 배터리 탑재 및 로컬 브랜드인 BYD의 한(汉), 상해자동차의 훙광mini EV 등 차량의 판매 호조에 힘입어 지난해 7월부터 중국 전기차 시장 내 LFP 배터리 비중이 NCM 배터리를 초과하였다.

이는 중국 전기차 시장의 구조적 변화와 중국 기업들의 LFP 기술 혁신에 기인한다. 중국 전기차 소비의 중심이 대도시 중심에서 중소도시로 바뀌고 있는 가운데 LFP 배터리의 경제성과 안전성 관련 경쟁력은 더욱 부각될 전망이며 중국 2차전지시장 내 LFP 배터리 비중은 한동안 지속 확대될 것으로 예상된다. 

유럽은 현재 수요대비 현지 공급이 부족한 Shortage 상태다. 다만, EU의 범국가적 지원 아래 현지 신생업체들의 공격적인 배터리 투자로 24~25년부터 빠듯한 수급이 개선될

것으로 전망하고 있다.

유럽 현지업체 및 현지진출 예고한 중국 메이커들의 증설 계획을 감안시 유럽 현지 배터리 수급률은 21년 기준 -28% Shortage 상태에서 24년 +6%, 25년 +16%로 수급이

개선될 것으로 전망된다.

다만, 최근 노스볼트의 초기 생산차질 사태를 보면 기존에 양산경험 및 노하우가 부족한 신생업체들의 양산 어려움을 고려할 필요가 있다. 유럽의 대표적인 배터리기업 노스트는 21.12월 첫 배터리 양산 이후 올해부터 본격 양산을 준비 중이나, 실질 양산능력 및 배터리 품질이 주요 고객사인 폭스바겐의 눈높이를 맞추기 어려운 것으로 보도된 바

있다. 유럽의 신생업체들은 초기 수율 악화 및 낮은 실질 가동률이 불가피할 것으로 전망한다.

CATL을 비롯한 중국 업체들도 공격적인 현지 진출 계획을 제시했으나 해외진출 경험부족, 고급 숙련인력 부족, 정치/문화적 문제, 현지 환경규제 등으로 어려움을 겪을 가능

성이 높다. 글로벌 선두 기술력과 양산능력을 보유한 LGES조차도 초기 유럽 진출시 폴란드 공장의 수율과 실질 가동율의 정상화에 1년 이상 소요되기도 했다.

21년 기준 유럽 EV 배터리 시장은 92GWh 규모로 현지 수요의 71%를 한국 업체들이 커버하고 있다. 국내 3사는 선제적인 현지진출과 공급 레퍼런스 확보로 선점효과를 누

리고 있다. 기업별 점유율은 LGES(47%), CATL(17%), SKOn(12%), SDI(12%),Panasonic(7%)순이다.

향후 유럽 및 중국 메이커들의 본격 시장 진입으로 한국 업체들의 일부 점유율 하락 불가피하다. 다만, 국내 3사는 공격적인 현지 캐파 증설, 풍부한 현지 양산경험 및 노하

우, 오랜기간의 유럽 OEM과의 협력을 바탕으로 구축한 레퍼런스 등을 고려시 시장 점유 1위 지위가 유지될 것으로 판단한다.