배터리 산업뉴스_2023년 42주

원자재

■ Elcora와 Mincape, 모로코에서 망간 채굴 위한 파트너십 체결

배터리 소재

■ Umicore, 캐나다 Loyalist에 신규공장 건설

■ 세계 1위 흑연 생산국인 중국이 배터리 핵심 소재 수출을 통제

배터리 제조

■ AESC, 프랑스 Douai에 기가팩토리 건설

■ AM 배터리, 전문가 영입으로 건식전극 제조 공정 개발가속화

자동차 OEM

■ BMW, 북미 지역 전기차 생산 위해 현지 배터리 셀 공급망 활용

■ Scania, 새로운 전기트럭 출시

■ 전기트럭 제조사 Volta Trucks, 파산 신청

■ BYD, BUSWORLD 2023에서 두 종류의 eBUS소개

■ 북미 최대 버스 제조사 NFI, American Battery Solutions과 배터리 팩 공급 계약 체결

재활용

■ Ascend Elements와 Koura, 미국에서 고급 흑연 재활용 기술의 공동 상용화 모색

■ Chalmers University of Technology– 효율적이고 환경 친화적인 배터리 재활용을 위한 새로운 방법개발

■ RECYCLUS는 매년 22,000톤의 배터리를 재활용

 

원자재

■ Elcora와 Mincape, 모로코에서 망간 채굴 위한 파트너십 체결

Elcora는 2011년 설립된 배터리 관련 광물 및 금속을 가공, 정제, 생산할 하는 기업으로 고품질의 배터리 등급 금속 및 광물을 정제하기 위한 비용 효율적인 프로세스를 개발하고 있으며 Minecappe는 광물 자원을 개발하는데 필요한 종합 서비스를 제공하는 엔지니어링 회사입니다.

끊임없이 확장되고 있는 전기자동차 배터리 시장에 고품질의 망간광석을 공급하기 위해 두 회사는 모로코와 서아프리카에서 망간 광산 설립을 위한 파트너십을 맺었습니다.

이번 파트너십은 Elcora의 배터리 금속, 물류, 글로벌 시장 접근에 대한 광범위한 경험과 Mincape의 지질학, 연구, 지속 가능한 자원 개발 및 고급 광산 기술에 대한 심오한 전문 지식을 결합한 것으로 환경을 고려하는 책임감 있는 망간 채굴 사업을 발전시키게 될 것입니다.

이번 합작투자로 두 회사는 모로코와 서아프리카의 기존매장지와 신규매장지를 식별하고 개발하여 EV배터리 시장을 위한 고품질의 망간을 안정적으로 공급하게 될 것입니다.

 

배터리 소재

■ Umicore, 캐나다 Loyalist에 신규공장 건설

Umicore는 북미 전기차(EV) 배터리 시장에 서비스를 제공하기 위해 캐나다 온타리오주 Loyalist에 35 GWh급 배터리 소재 생산 공장 건설을 진행하고 있습니다.

리튬이온 배터리에 가장 중요한 구성 요소인 양극활물질 전구체(pCAM)와 양극활물질의 함께 생산하게 될  Umicore의 이 공장은 하이니켈, 하이망간 양극재 및 전고체 배터리 재료등을 생산하게 될 것입니다.

현재 엔지니어링 및 허가 과정이 진행 중이며 Umicore는 올해 말 141헥타르/350 에이커 규모의 부지에 건설을 시작할 예정입니다. 공장은 2025년 말 가동을 시작해 2026년부터 생산량을 확장할 예정입니다. 

 

■ 세계 1위 흑연 생산국인 중국이 배터리 핵심 소재 수출을 통제

중국 상무부와 해관총서(세관)는 10월 20일 ‘흑연 관련 항목 임시 수출 통제 조치의 개선·조정에 관한 공고’를 발표했습니다. 수출 통제는 올해 12월 1일부터 적용됩니다. 수출 통제 대상이 된 품목은 고순도(순도 99.9% 초과), 고강도(인장강도 30 Mpa 초과), 고밀도(밀도 ㎤당 1.73 ｇ 초과) 인조흑연 재료와 제품, 구상흑연과 팽창흑연 등 천연 인상흑연과 제품입니다.

중국 상무부 대변인은 이날 홈페이지에서 이번 통제 조치에 대해 “고민감성 흑연 품목 3종을 이중 용도 품목 통제 리스트에 넣는 것”이라고 설명했습니다. 이중 용도 품목은 민간 용도로 생산됐지만, 군수 용도로 전환할 수 있는 물자를 의미하는데 흑연이 군수용품으로 사용될 수 있기 때문에 수출을 제한한다는 의미입니다. 이와 함께 “우리는 이미 관련 국가·지역에 변경 조치를 통보했다”며 “수출 통제 조치는 어떤 특정 국가를 겨냥한 것이 아니고, 관련 규정에 들어맞는 수출은 허가받게 될 것”이라고 밝혔습니다.

중국 세관 데이터에 따르면 중국 흑연의 최대 구매자로는 일본, 미국, 인도, 한국이 포함됩니다. 한국의 경우 기준 인조흑연 수입량의 87%, 천연흑연의 72%가 중국에서 수입을 하고 있는 것으로 나타났습니다.

분석가들은 흑연에 대한 새로운 조치가 단기적으로 얼마나 큰 영향을 미칠지는 확실하지 않다고 말했습니다. 단지 이번 조치가 완전한 금지가 아니며, 이전에도 임시 통제하는 기간이 있었지만 당시에 어떤 산업에도 큰 영향을 미치지 않았었다고 언급했습니다. 또한 이번 조치로 중국 배터리 생산업체의 국내 가격을 낮게 유지하도록 하여  국제적으로 중국 배터리 업체의 경쟁력을 상승시킬 수 있다고 내다봤습니다.

 

배터리 제조

■ AESC, 프랑스 Douai에 기가팩토리 건설

AESC(Automotive Energy Supply Corporation)는 프랑스 북부 두에 (Douai)에 기가팩토리를 건설 중입니다. 2025년부터 운영을 시작할 이 공장은 세 차례의 확장계획을 가지고 있습니다.  20만 대 분량의 전기차에 공급할 수 있는 9 GWh를 시작으로 두 번째는 24 GWh, 세 번째는 30 GWh까지 확장할 예정입니다.

Douai에서 생산되는 배터리는 초기단계에서는 르노의 신형 R5와 4Ever에 공급할 예정이고 공장을 확장하는 다음단계에서는 르노는 물론 다른 자동차 OEM등에 배터리를 공급하게 될 것입니다.

 

■ AM 배터리, 전문가 영입으로 건식전극 제조 공정 개발가속화

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미국 매사추세츠주 Chelmsford에 본사를 두고 있는 AM Batteries는 배터리용 건식 전극 제조 기술을 개발하고 있습니다.

기존의 습식 전극 제조방식에 비해 건식 전극 제조방법은 용매 건조 및 회수를 완전히 제거하여 배터리 공장의 에너지 소비를 45% 이상 줄일 수 있고 전극 제조설비 비용을 40% 절약하며 탄소 배출량을 50% 감소시킬 수 있습니다.

AMB의 극판 제조공정과 일반 극판 제조 공정 비교

AM Batteries는 용매 없이 양음극 활물질을 폴리머 바인더와 도전제를 혼합한 후 이 복합 입자를 전기적으로 하전시켜 정전기 분산 방식으로 스프레이 코팅을 하게 됩니다. 이후 열간 압연을 통해 일정한 두께로 전극을 제조합니다.

AM Batteries는 건식 공정개발에 박차를 가하기 위해 Lie Shi와 Hieu Duong 두 명의 업계 전문가를 고용했습니다. CEO로 임명된 Lie Shi는 20년 이상을 배터리 소재 혁신에 집중해 온 전문가로 분리막 제조회사인 Celgard의 사장을 역임했습니다. 최고 제조 책임자로 임명된 Hieu Duong은 건식 전극 제조 분야의 최고 전문가중 한 명으로 그는 Maxwell Technologies에서 건식 전극 제조 공정개발을 이끌었고 Tesla가 Maxwell Technologies을 인수한 후에는 Tesla에서 전극 공정 개발 이사로 근무하며 Tesla의 10 GWh 차세대 배터리 공장 확장을 도왔습니다.  

AM Batteries는 건식 배터리 전극 공정을 구축하고 확장한 경험이 있는 두 명의 리더들의 업계 경험과 기술적 역량을 통해 회사의 기술을 가속화하고 상용화 능력을 크게 향상시킬 것이라고 밝혔습니다.

 

자동차 OEM

■ BMW, 북미 지역 전기차 생산 위해 현지 배터리 셀 공급망 활용

BMW 그룹은 e-모빌리티 확대를 가속화하면서 배터리 셀 등 부품을 차량 생산과 가까운 곳에서 소싱하고, 점차 주요 소재 공급망을 현지화하는 것을 목표로 하는 "지역을 위한 지역” (local for local).이라는 원칙을 적용하고 있습니다.

BMW는 북미 생산을 확장하기 위해 2022년 10월에 17억 달러의 대규모 투자를 발표했습니다. 이중 7억 달러는 사우스캐롤라이나주 Woodruff에 위치한 새 조립 센터에 사용될 것입니다. 이곳에서는 BMW의 BEV X모델에 사용될 6세대 배터리 모듈을 생산할 예정입니다.

"지역을 위한 지역” 원칙에 따라 BMW에 배터리를 공급할 AESC는 미국 사우스캐롤라이나주 Florence에 연간 용량 30 GWh의 기가 팩토리를 건설하고 있습니다. 이 공장에서는 BMW의 6세대 EV를 위한 원통형 리튬이온 셀을 생산하게 될 것입니다. 최근에는 북미 지역 공급망 구축을 위한 추가 파트너로 양극활물질 제조사인 Umicore가 추가되었습니다. 캐나다 온타리오에 새롭게 짓고 있는 Umicore의 공장으로부터 생산된 양극활물질은 AESC공장에 공급하게 될 것입니다.

 

■ Scania, 새로운 전기트럭 출시

Scania는 스웨덴 Södertälje에서 400kW, 450kW의 엔진 출력을 갖춘 전기 트럭의 생산을 시작합니다.

이 트럭은 EM C1-2, EM C3-6, EM C 1-4의 3가지 모델이 있습니다. 이중 EM C3-6, EM C 1-4의 적재 최대 중량은  64톤으로 , 350kW로 충전이 가능하며 최고 출력은 400~450kW입니다. 배터리 팩은 Northvolt의 셀이 장착된 6개의 배터리 모듈로 구성되어 있으며 용량은 416 kWh와 624 KWh 두 가지 모델이 있습니다. EM C3-6의 주행거리는 40톤 적재 시 250km이며 40톤 적재 시 350km입니다.

 

■ 전기트럭 제조사 Volta Trucks, 파산 신청

스웨덴에 본사를 두고 영국에서 사업을 운영하고 있는 볼타(Volta)는 지난 8월 전기자동차 부품 공급업체인 프로테라(Proterra)의 파산과 배터리 공급업체에 대한 불확실성으로 인해 생산할 수 있는 트럭 수가 줄어들고 충분한 자금 조달이 어려워져 스웨덴에 파산 절차를 신청하기로 결정했습니다. 볼타는 영국에서도 곧 파산 신청을 할 것이라고 밝혔습니다.

Volta는 투자자들로부터 약 3억 유로(3억 1600만 달러)를 모금했으며 5,000대 이상의 차량 주문을 받아 오스트리아 공장에서 대량 생산을 위해 노력해 왔습니다. 그러나 다른 많은 EV 스타트업이 투자자로부터 수십억 달러를 모금한 후 대량 생산에 어려움을 겪었던 것처럼 Volta도 금리 상승으로 스타트업의 자금 조달이 어려워지고 부품업체들이 파산하게 되면서 파산을 신청하게 되었습니다.

 

■ BYD, BUSWORLD 2023에서 두 종류의 eBUS소개

BYD가 벨기에 브뤼셀 엑스포에서 열린 Busworld 2023에서 두 가지 새로운 eBus 제품을 선보였습니다

B12 eBus ( 좌 ), BYD-UNVI DD13 ( 우 )

40피트 길이의  B12 eBus는 유럽의 대중교통 운영업체에 BYD의 차세대 통합 새시 기술을 제공합니다. 또한 45피트 길이의 BYD-UNVI DD13은 세계 최초로 선보인 전기 이층 버스로 유명한 유럽 코치 보디빌드 전문가 UNVI와 협업을 통해 개발된 제품입니다.  B12 eBus는 새시 구조 내에 500 kWh용량의 매우 안전한 LFP 블레이드 배터리를 장착하여 한번 충전으로 탁월한 주행 거리를 제공합니다. 또한  2개의 혁신적인 휠 허브 헤어핀 모터와 함께 실리콘 카바이드 기술이 적용된 새로운 6-in-1 컨트롤러를 활용하고 있는데 이러한 기능이 결합되어 BYD eBus는 향상된 에너지 효율성, 성능 및 내구성을 보여줍니다.

BYD는 이 두 개의 새로운 모델들 외에도 기존 모델인 60피트 길이의 BYD eBus B19와 50피트 길이의 BYD eBus B15도 전시했습니다.      

■ 북미 최대 버스 제조사 NFI, American Battery Solutions과 배터리 팩 공급 계약 체결

북미 최대 버스 제조사인 NFI Group은 자회사인 New Flyer의 최신 35피트, 40피트, 60피트 버스에 제공할 맞춤형 배터리 팩을 공급받기 위해 American Battery Solutions (ABS)과 다년 계약을 체결했다고 발표했습니다.

ABS의 배터리를 적용한 NFI의 대중교통용 전기 버스는 2024년 1분기부터 고객에게 배송될 예정입니다.

여기에 적용되는 리튬이온 배터리는 미시간주 Lake Orion에 위치한 ABS의 엔지니어링 및 개발 센터에서 설계되고 검증을 마쳤고 배터리의 생산은 오하이오주 Springboro에 있는 ABS의 최첨단 제조 공장에서 이루어집니다.

6개국 140개 이상의 도시에서 운행되는 NFI의 전기 버스는 현재까지 총 1억 2천만 마일을 운행했으며 NFI는 NFI 인프라 솔루션을 통해 410개 이상의 충전기를 설치 운영하고 있습니다.

 

재활용

■ Ascend Elements와 Koura, 미국에서 고급 흑연 재활용 기술의 공동 상용화 모색

미국에 본사를 둔 Ascend Elements는 배터리 재활용부터 리튬이온 배터리의 양극 활물질 전구체와 양극 활물질을 생산하는 회사입니다. Ascend Elements 지금까지 이들 제품 생산에 중점을 두었지만 2022년 2월에 공개된 자사의 Hydro-to-Anode 공법을 사용하여 배터리급의 흑연을 재활용하는 사업도 추진할 예정입니다. 이를 위해 Ascend Elements은 불소제품을 생산하는  Kuora와 협력할 계획입니다.

전통적인 흑연 재활용 방법으로 회수된 흑연은 일반적으로 순도가 낮아 배터리급 제품에는 사용할 수 없어 대부분 배터리 이외의 용도로 사용해 왔습니다. 그러나 Ascend Elements의 Hydro-to-Anode 공정은 배터리 등급 요구 사항을 훨씬 초과하는 99.9% 순수 흑연을 생산할 수 있습니다.

Ascend Elements와 Koura는 현재 여러 전기 자동차 OEM(Original Equipment Manufacturer) 및 배터리 제조업체에 배터리 등급 흑연을 공급하기 위해 논의 중입니다. 두 회사는 아직 흑연 재활용 시설의 건설 위치나 일정을 공개하지 않았습니다.

  

■ Chalmers University of Technology, 효율적이고 환경 친화적인 배터리 재활용을 위한 새로운 방법개발

스웨덴 Chalmers University of Technology의 연구원들은 이제 폐 전기 자동차 배터리에서 금속을 재활용하는 새롭고 효율적인 방법을 제시하고 있습니다. 이 방법을 사용하면 전기 자동차 배터리에 포함된 알루미늄을 100%, 리튬을 98% 회수할 수 있습니다. 동시에 니켈, 코발트, 망간 등 귀중한 원자재의 손실도 최소화됩니다. 연구진은 식물계에서 발견되는 유기산인 옥살산을 사용하기 때문에 이 과정에서 비싸거나 유해한 화학물질이 필요하지 않는다고 밝혔습니다.

일반적으로 습식야금을 이용해 배터리를 재활용하는 경우 대부분 무기산을 사용하여 셀에 포함된 금속들을 녹여 처음에 알루미늄, 구리와 같은 금속을 제거하고 마지막으로 코발트, 니켈, 망간, 리튬등의 금속을 회수합니다. 이 방법은 여러 단계의 정제 과정이 필요하며 이러한 과정에서 리튬 손실이 발생할 수 있습니다. 연구진은 무기산 대산 유기산을 사용하는 방법 외에 금속을 회수하는 순서를 변경했습니다. 먼저 리튬과 알루미늄을 회수하여 용액 속에 녹아 있도록 하고 나머지 금속들은 블랙매스 형태로 분리했습니다. 이후 알루미늄과 리튬을 분리하여 높은 순도의 알루미늄과 리튬을 회수했습니다.

연구팀은 전기차 배터리 재활용 개발을 위해 볼보자동차와 노스볼트등과 협력하고 있습니다.

 

■ RECYCLUS는 매년 22,000톤의 배터리를 재활용

영국의 배터리 재활용 솔루션 제공 업체인 Recyclus Group은 Wolverhampton에 있는 영국 최초의 산업용 규모 리튬 배터리 재활용 공장인 LiBatt 시설에 자사가 개발한 재활용 솔루션을 공급했습니다. 이 재활용 시설은 첫 해에 8,300톤의 배터리를 재활용할 수 있을 것으로 예상하고 있으며 2025년까지 3교대로 운영하여 매년 22,000톤(전기 자동차 배터리 48,000개 이상에 해당)을 처리할 예정입니다.

Recyclus은 배터리 재활용을 위한 청정, 저에너지, 저탄소 재활용 프로세스를 개발했습니다. Recyclus가 개발한 자동화 건식 파쇄 공정은 화재와 폭발을 억제하는 비휘발성 환경을 조성합니다. 전해액을 추출한 후 1차로 자석을 이용해 철금속과 비철금속을 분리하고 더욱 강화된 2차 분쇄기를 통해 리튬, 망간, 코발트 및 니켈 금속으로 구성된 고품질의 블랙매스를 회수합니다.