※ 전구체 산업과 국내 전구체 업체들
전구체는 미국 FEOC에 의해 2025년부터 탈중국 공급망을 확보해야 하는 핵심소재 중 하나로 현재 국내 양극재업체들은 매우 분주하게 전구체 탈중국 공급망을 구축을 위해 노력하고 있습니다.
전구체는 소재의 특성상 양극재업체와 배터리업체와의 협력이 매우 중요한데, 각 업체들의 배터리 특성에 따라 다양한 조성이 필요한 소재이기 때문입니다.
참고로 양극재, 전해액은 여러 원소재가 조성되어져 만들어지는 소재로 각 배터리사와 배터리에 따른 레시피가 천차만별이며, 전구체도 마찬가지입니다.
즉, 이들 소재들은 배터리사와의 협력이 특히 중요한 소재로 개발단에서부터 수많은 테스트를 함께 진행합니다.
전구체도 제조사별, 전기차 모델별 배터리의 특성에 맞게 랜덤형/방사형(내부결정유형), 침상형/판상향(표면형상유형), 고비표면적/고밀도(물성제어), 각종 코팅기술, 입도제어 기술, 형상제어 기술 등이 필요합니다.
배터리와 마찬가지로 2차전지 소재는 신규업체가 진입하기 어려운 특성을 가지고 있는데, 기술개발이 되었다고 해도 양산과정까지 수많은 시행착오를 거쳐야 하기 때문입니다. (배터리 산업에서 수율의 문제가 핵심임)
전구체도 R&D를 통해 기술을 가지고 있다고 해도 실제 안정적 대량 양산까지 넘어야 할 산들이 많기 때문에 신규업체들이 기존업체들의 양산성을 따라가기는 싶지 않을 것으로 보여집니다.
이런 면에서
기존 양산라인 가동 경험이 있는 에코프로머티나 에코앤드림, 이엠티 등이 타업체들 대비 대량 양산에 좀 더 앞서 있는 것으로 보여집니다.
특히
에코프로머티가 국내 전구체 산업에서 핵심적 역할을 할 것으로 보이며, 논캡티브 마켓으로도 활발히 진출할 것으로 보여집니다.
신규업체 중에서는 한국전구체>포스코퓨처엠>엘앤에프 순으로 보여집니다.
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리튬배터리의 원가 비중의 약 40%가 양극재이며, 양극재 원가비중의 60 – 80%가 전구체임.
배터리 원가의 약 30%가 전구체임.
● 전구체 생산공정
1) 공침법 (Co-Precipitation)
전구체를 만들 때 가장 많이 쓰이는 공법으로, 공침(공동침전)은 어떤 물질이 침전할 때 다른 물질을 함께 침전시키는 현상.
니켈, 코발트, 망간을 용해해 금속 용액을 만들고, 이후 금속 용액 안에 착화제 및 조절제를 넣고 PH(산도)를 맞춘 후 교반(휘저어서 섞음)함. 이때 반응과 응집 과정을 통해 침전물이 생김.
침전된 물질을 여과하고 세척 및 건조하면 전구체가 만들어짐.
● 전구체 크기와 형태
1) 전구체의 입자크기에 따라 대립경과 소립경 전구체로 나눌 수 있음.
대립경은 입자 크기가 10 - 20㎛, 소립경은 5㎛ 이하를 의미.
입자의 크기가 작을수록 더 많은 에너지를 저장할 수 있고 입자 간에 접촉 면적이 늘어나 더 빠른 전기 화학 반응을 일으킬 수 있음.
보통 대입경과 소입경을 섞어 사용함.
2) 전구체는 형태에 따라 단결정과 다결정으로 나뉘어 짐.
다결정 전구체는 배터리 생산 공정 중 롤플레싱 과정에서 입자가 깨지기 쉽고 내부 기공이 많아 밀도가 떨어짐.
단결정 구조는 충방전을 계속해도 크랙 현상이 없어 배터리 수명을 증가시킬 수 있음.
● 무전구체 기술
최근 전구체 없이 바로 양극재를 만드는 기술도 연구되고 있어, 전구체를 제조하는 과정에서 발생할 수 있는 유해 물질을 줄일 수 있고 생산 단가를 낮출 수 있음.
울트라하이니켈 양극재(Ni 90%이상)에서 적용될 수 있음.
● NCA 양극재 제조방법
1) 니켈, 코발트로 구성된 전구체에 알루미늄을 코팅한 후 수산화리튬(LiOH)을 추가해 NCA 양극제를 제조
2) 니켈, 코발트, 알루미늄으로 구성된 전구체에 수산화리튬을 추가해 NCA 양극재를 제조
3) 니켈, 코발트 전구체에 산화알루미늄과 수산화리튬을 추가해 NCA 양극제를 제조
이 과정에서 어떻게 코팅하고 열처리를 해 성능이 좋은 양극재를 생산하는지가 그 기업의 기술력이자 경쟁력
● 글로벌 전구체 시장
24케미컬리서치에 따르면, 생산량 기준 글로벌 전구체 시장의 85%를 중국이 점유하고 있으며, 한국이 9%, 일본이 6% 순임
하이니켈 전구체 기준, 2022년 글로벌 1위 전구체 생산업체는 CNGR(중웨이)임.
1) CNGR은 연간 16만톤의 Capa를 보유해 시장 점유율 19.8%임.
2) GEM(거린메이) : 11만톤, 시장점유율 13.6%
3) 브런프(CATL 자회사) : 9만톤, 시장점유율 11.1%
4) 바스프-토다(BASF와 Toda의 JV) : 7.4만톤, 시장점유율 9.2%
5) 화유코발트 : 7만톤, 시장점유율 8.7%
8) 에코프로머티리얼즈 : 2.8만톤, 시장점유율 3.5%
13) 에코앤드림 : 0.5만톤, 시장점유율 0.6%
○ 국내업체 전구체 양산 계획
에코프로머티리얼즈 및 에코앤드림은 현재 전구체를 생산 중에 있음.
포스코퓨처엠은 2023년 기준 1.5만톤의 전구체 생산능력을 확보한 상태
LS그룹과 엘앤에프는 2025 – 2026년에 전구체 양산을 시작할 예정.
○ 국내 업체와 중국과의 합작
LG화학 & 중국 화유코발트 : 2028년까지 전구체 공장 건립 계획
SK온 & 에코프로머티리얼즈 & 중국 GEM : 5만톤 규모 전구체 공장 건설 계획
포스코퓨처엠 & CNGR : 전구체 생산을 위한 합작투자계약을 체결
https://n.news.naver.com/article/277/0005339215