배터리 산업뉴스_2023년 29주

원재료

■ BASF 유럽 최초 배터리 소재 생산공장과 재활용 센터를 설립

■ Vibrantz 고순도 황산망간(HPMSM) 생산 공장건설

■ Tera Science 한국 전라남도 신안 리튬 염호 개발

 

배터리 소재

■ 기존 세퍼레이터를 대체하는Nuvola의 Safecoat DDS

■ 동화 일렉트로라이트 이차전지 전해액 생산능력 확대

 

배터리 제조

■ DESTEN: 3분 56초만에 충전되는 초고속 충전배터리 기술 개발

 

자동차 OEM

■ 테슬라 기존 4680셀보다 에너지 밀도를 10%더 증가.

■ JLR 모기업인 TaTa그룹 영국에 40GWh 기가 팩토리 건설

■ SEAT, 스페인Martorell에 배터리 팩 조립 공장 건설.

 

재활용

■ 그린 미네랄 폐배터리 재활용에 미세조류 활용

■ FPT industrial, Reefilla와 수명이 만료된 배터리의 재활용 프로젝트 시작

 

 

원재료

■ BASF 유럽 최초 배터리 소재 생산공장과 재활용 센터를 설립

 

독일 슈바르츠하이데 (Schwarzheide)에 위치한 배터리 소재 및 재활용 센터

세계 최대의 종합화학 기업인 BASF는 배터리 양극재를 생산과 재활용을 할 수 있는 공장을 독일 슈바르츠하이데 (Schwarzheide)에 개장했습니다. 슈바르츠하이데 생산 단지는 중유럽의 많은 전기차 제조업체와 배터리 셀 생산업체가 밀집한 지역으로 배터리 재활용 사업에 이상적인 지역으로 꼽힙니다.

이 공장은 독일 최초의 양극 활물질 생산 시설인 동시에 완전 자동화된 양극 활물질 생산 시설입니다. 재활용센터는 연간 15000톤 규모의 처리 능력을 갖추고 2024년부터 가동될 예정이며 여기서 생산된 *블랙매스(Black mass)는 같은 곳에 위치한 배터리 양극재 생산공장으로 보내져 재활용될 것입니다.

*블랙매스(Black mass): 배터리를 파쇄하고 열처리하여 얻은 검은 파우더로 리튬, 니켈, 코발트 및 망간등의 주요 금속을 포함하고 있다.

■ Vibrantz 고순도 황산망간(HPMSM) 생산 공장건설

 

Vibrantz technologies는 멕시코 탐피코에 있는 자사시설에 고순도 황산망간 (HPMSM: High-Purity Manganese Sulfate Monohydrate) 시설을 건설한다고 발표했습니다. Vibrantz technologie는 이미 벨기에 Saint-Ghislain에서 고순도 황산 망간황산망간 생산 공장을 가지고 있으나 늘어나는 배터리 등급의 고순도 황산망간 수요를 충족하기 위해 증설하는 것입니다. 특히 이번 공장 증설을 통해 늘어나는 북미의 배터리 수요를 충족할수 있을 것으로 기대됩니다. 이번에 건설하는 공장은 차량 200만대에 공급할 수 있는 연간 45000톤의 고순도 황산망간을 생산할 수 있으며 공장은 2026년부터 가동될 것입니다.

■ Tera Science 한국 전라남도 신안 리튬 염호 개발

 

테라사이언스는 한국의 전라남도 신안 압해도 리튬 염호에서 리튬 함량이 일반 해수대비(0.17~0.2ppm) 90배 수준인 13~16ppm로 확인됐다고 밝혔습니다. 테라사이언스는 자회사 신안리튬을 통해 해당염호에서 리튬을 추출하는 사업을 추진할 계획입니다.

이번에 발표한 신안 압해도 염호의 리튬 함량 은 기존의 리튬 염호의 평균 리튬 함량인 200~400ppm과 비교하면 크게 낮은 수준이지만 신안리튬은 저농도에서도 추출 가능한 기술인 직접 리튬추출 (DLE) 공법을  적용해 리튬을 추출할 계획으로 연간 1만 톤 생산을 목표로 하고 있다.

배터리 소재

■ 기존 세퍼레이터를 대체하는 Nuvola의 Safecoat DDS

 

전극위에 스프레이방식으로 코팅한 SafeCoat DDS

미국 캘리포니아에 본사를 둔 배터리 소재 스타트업  Nuvola Technology (구 Millibatt)는 리튬 이온 배터리의 안전성을 개선하는 세퍼레이터인 SafeCoat DDS(Direct Deposition Separator)™ 를 발표했습니다

 

Safecoat 를 사용한 적층방식(좌), 기존 Z폴딩 방식 (우)

기존 세퍼레이터는 Z폴딩방식으로 적층 하는 경우 속도를 높이게 되면 정확도가 떨어져 세퍼레이터와 전극의 정렬이 맞지 않거나 세퍼레이터가 접히거나 찢어져 내부 단락을 발생할 수 있는 문제가 있습니다.

SafeCoat는 전극전체에 스프레이로 폴리머층을 5μm두께로 코팅하여 전극전체를 감싸기 때문에 전극이 노출되어 내부단락의 위험에 직면할 가능성이 없습니다.

이뿐 아니라 10~20μm두께를 가진 기존 세퍼레이터 대비 5μm의 초박형으로 코팅할 수 있어 에너지 밀도를 20% 더 높일 수 있으며 Z폴딩방식의 적층기를 사용하지 않고 이미 Safecoat가 코팅된 전극을 쌓으면 되므로 공정속도를 높일 수 있습니다.

Nuvola의 Safecoat는 현재 여러 주요 배터리 및 자동차 제조업체에서 평가 중이며, 2025년 시장에서 이 기술을 활용한 제품이 출시될 것으로 예상됩니다.

■ 동화 일렉트로라이트 이차전지 전해액 생산능력 확대

 

테니시주에 건설하는 동화 일렉트로라이트 전해액공장 기공식

한국의 전해액 생산 업체인 동화 일렉트로라이트는 2024년 전 세계적으로 이차전지 전해액 수요가 100만 톤에 이를 것으로 전망하여 공격적으로 생산능력을 확대하고 있습니다. 현재 한국에 1만 톤, 말레이시아에 1만 톤, 중국 천진에 13500톤, 헝가리에 36000톤 총 7만여 톤의 전해액 공장을 가동하고 있는데 배터리 수요가 집중되는 북미수요를 대응하기 위해 추가로 미국 테네시주에 공장건설을 시작했습니다. 이 공장 외에도 북미 내 추가 생산거점도 검토하고 있는 것으로 알려져 있습니다. 테네시주는 한국 배터리 기업인 SK온과 LG에너지솔루션이 미국 자동차 제조사와 짓는 합작공장이 들어서는 곳으로 대표적인 배터리 벨트지역입니다.

배터리 제조

■ DESTEN: 3분 56초 만에 충전되는 초고속 충전배터리 기술 개발

 

DESTEN의 초고속 충전 배터리 팩을 장착한 INMOTION의 전기 경주용차

미국 팔로알토에 본사를 두고 있는 DESTEN은 초고속 충전배터리 기술을 보유하고 있습니다. DESTEN은 2023년 Edison Awards의 EV배터리 향상 (EV Battery Enhancement) 부분에서 자사의 10C 초고속 충전이 가능한 NCM 19Ah셀로 조립된 70 kWh배터리 팩을 출품하여 금메달을 수상했습니다. DESTEN의 셀 기술은 10C로 충전 시 팩의 온도가 15도밖에 상승하지 않는 뛰어난 열적 화학적 안정성을 가지고 있습니다.

DESTEN은 레이스 트랙용 전기 자동차 기술의 선두 개발 업체인 InMotion에 자사의 셀을 공급한다고 발표했습니다. InMotion은 혁신적인 전기 경주용 자동차를 여러 개 개발한 회사로 르망 (Le Mans) 레이스에 참여하는 경주용 차에 DESTEN의 셀을 채용했습니다. DESTEN은 이번 레이싱을 위해 특별히 개발한 초고속 충전 셀을 공급하였는데 DESTEN의 셀 기술과 InMotion이 개발한 냉각 시스템을 사용한  InMotion경주용 차의 배터리 팩은 3분 56초 만에 충전되는 세계 신기록을 세웠습니다.

내구성 비교를 목적으로 하는 르망 24시 레이스는 24시간 동안 누가 더 멀리 갔는지를 가리는 시합으로 전기차와 내연차 구분 없이 참가하게 됩니다. 따라서 차량의 에너지를 보충하는 주유나 충전시간은 승패에 큰 영향을 미칩니다. 기존에 전기자동차는 내연자동차의 주유시간에 비해 충전시간이 긴 단점이 있어 분리했지만 DESTEN의 초고속 셀기술은 이러한 단점을 극복하도록 할 것으로 보입니다.

자동차 OEM

■ 테슬라 기존 4680셀보다 에너지 밀도를 10% 더 증가.

 

테슬라 텍사스 기가팩토리가 천만셀 생산과 원가 25%감소 에너지밀도 향상등을 이루었다

테슬라는 7월 19일 투자자들과의 2분기 실적 발표에서 Cybertruck에 대한 몇 가지 기술 세부정보를 공개했습니다.

기존 텍사스 기가팩토리에서 만드는 모델 Y버전에 이미 4680셀이 들어가지만 Cybertruck에 들어가는 4680셀은 기존보다 10% 에너지 밀도가 높다고 밝혔습니다. 에너지밀도 향상은 재료의 변경이 아닌 공정과 설계최적화를 통해 달성되었다고 합니다.

텍사스 기가팩토리는 지난달 천만 번째 4680셀을 생산한데 이어 생산라인의 수율 개선으로 1분기에 비해 2분기에 셀생산량이 80% 증가했다고 합니다. 또한 원자재 비용이 낮아져 셀의 매출 원가가 25% 감소했다고 합니다.

테슬라는 수직 계열화를 완성하기 위해 지난 5월 텍사스주 코프스 크리스티 (Corpus Christi) 외곽에  리튬 정제공장을 착공했습니다. 이 공장은 2025년 완공을 목표로 하고 있으며 연간 100만 대의 전기차를 만들 수 있는 수산화 리튬을 생산하여 텍사스 기가팩토리에 공급할 예정입니다. 테슬라는 이 공장에서 광산에서 추출한 리튬 광석뿐 아니라 재활용배터리를 통해 얻은 재료로도 수산화 리튬을 정제할 계획입니다.

 

텍사스 코프스 크리스티 (Corpus Christi)외곽에 지어질 리튬 정제공장 조감도

또한 텍사스 기가팩토리에 양극 전구체 공정을 구축하고 있고 연내 생산을 시작하겠다는 계획도 밝혔습니다.

■ JLR 모기업인 TaTa그룹 영국에 40 GWh 기가 팩토리 건설

 

TaTa 그룹 회장 N.Chandrasekaran이 영국 수상 Rishi Sunak에게 배터리 공장을 설명하고 있다

인도 최대 대기업이자 JLR(jaguar & Land Rover)의 소유주인 Tata Group은 영국에 40 Gwh규모의 배터리 셀 공장을 건설하기로하고 51억 6천만 달러 이상을 투자할 것이라고 발표했습니다.

이 공장은 2026년에 생산을 시작하고 주로 Jaguar Land Rover(JLR)의 차량인 Range Rover, Defender, Discovery 및 Jaguar 브랜드의 향후 BEV 모델에 배터리를 공급할 계획입니다.

Faraday Institution의 예측에 따르면 영국은 2030년까지 연간  100 GWh의 배터리가 필요하며 이 공장은 2030년까지 영국 배터리 수요의 거의 절반을 충족할 것으로 예상하고 있습니다.

TaTa 그룹은 공장위치를 공개하지 않았지만 Reuters는 영국 남서부 Somerset에 건설될 것으로 예상된다고 보도했습니다.

■ SEAT, 스페인 Martorell에 배터리 팩 조립 공장 건설.

 

SEAT 의 스페인 마르토렐 공장

VW산하의 스페인 브랜드인 SEAT는 바르셀로나 근처에 있는 SEAT Martorell 공장에 배터리 조립 공장을 건설한다고 발표했습니다. SEAT는 이 배터리 팩 조립 공장을 통해 전기 자동차용 배터리 팩을 직접 제조한다고 밝혔습니다. VW은 Martorell 공장의 64,000제곱미터 면적에 배터리 조립 공장을 짓기 위해 3억 유로를 투자할 예정이며 이 공장은 2025년 완공된다고 밝혔습니다.

VW의 자회사인 PowerCo가 2026년 완공 목표로 스페인 발렌시아가에 건설 중인 기가 팩토리에서 제조한 셀은 향후 이 공장에서 사용되게 될 것입니다.

재활용

■ 그린 미네랄 폐배터리 재활용에 미세조류 활용

 

그린 미네랄의 정광환대표

한국의 그린미네랄은 미세 조류인 클로렐라를 이용해 리튬과 같은 금속이온을 탄산염으로 전환시키는 방법을 개발했습니다.

한국의 서강대 생명과학과 교수였던 그린 미네랄의 정광환대표는 기능성 식품으로 잘 알려진 클로렐라가 조개가 진주를 만드는 과정과 유사한 원리로 작동한다고 설명했습니다. 칼슘이 조개류의 세포막에 들어가 이산화탄소와 반응하면 탄산칼슘으로 변해 응고되어 방출되듯이 클로렐라도 리튬과 유사한 반응을 보여 탄산리튬 (Li₂CO₃)을 만들어내는 생체 광물화 현상을 보인다고 설명했습니다.

현재의 배터리 재활용 방법은 리튬 코발트, 니켈 망간등의 금속이 함유된 블랙매스(Black mass)를 황산등의 물질에 용해시켜 금속들을 분리하는데 이때 용해된 폐수는 재활용되지 않고 폐기됩니다. 이때 폐기된 폐수에는 미처 수거되지 못하고 남은 잔류 리튬이 남아 있는데 클로렐라를 사용하게 되면 환경오염 없이 이 리튬을 추출할 수 있습니다. 또한 추출 과정 중에 이산화 탄소를 흡수하여 반응하고 다 사용한 클로렐라는 비료로 사용하므로 탄소 중립에도 기여하게 됩니다.

 

유전자 조작을 통해 클로렐라의 기능을 향상시킨다.

정광환 대표는 유전자 조작을 통해 금속 추출 능력이 향상된 새로운 클로렐라 균주를 개발하는 데 성공했는데 이 기술 덕분에 현재 전기차 폐배터리 재활용 폐수에 있는 잔류리튬 중  70%를 회수할 수 있다고 합니다.

현재 그린미네랄은 리튬 생산량을 늘리고 클로렐라 재배를 대량으로 강화하는 작업을 진행 중입니다.

■ FPT industrial, Reefilla와 수명이 만료된 배터리의 재활용 프로젝트 시작

 

Reefilla 의 모바일 차량충전기인 Fillee(좌)와 IVECO의 전기 사용차를 Fillee로 충전하는 모습

IVECO 그룹의 자회사인 FPT industrial은 내연기관차를 위한 엔진 및 변속기, 차축등의 파워트레인과 전기차용 배터리 팩을 설계 제조하는 회사입니다.

FPT는 IVECO의 전기 상용차인 eDAILY 및 미니 버스에 자사의 eBS37 배터리 팩을 공급하고 있는데 수명이 만료된 팩을 재사용하기 위해 Refilla와 협업을 발표했습니다.

Reefilla는 모바일 파워뱅크인 Fillee를 제조하는 스타트업입니다. Reefilla는 충전인프라가 부족한 지역에서 차량의 충전이 필요한 경우 모바일 파워뱅크인 Fillee를 배달하여 충전을 할 수 있도록 서비스를 제공하고 있습니다. Fillee는 30분 충전으로 120km를 갈 수 있는 충전량을 제공합니다. 이번 FPT와의 배터리 재활용 프로젝트는 수명이 만료된 eBS37 배터리팩을 FPT에서 Reefilla에 제공하면 Reefilla는 배터리 모듈과 내부 구성요소의 50% 이상을 재활용하여 차량 충전용 모바일 파워뱅크인  Fillee에 탑재하는 것입니다.

 

 

출처: https://batteriesnews.com/