배터리 산업뉴스_2023년 46주

원자재

■ ExxonMobil, 2030년까지 리튬공급 계획 발표

■ Geothermal Engineering, 탄소 제로 리튬 생산 계획발표

 

배터리 소재

■ Li-Metal, PVD 기술을 사용하여 폴리머 양극에서 초박형 리튬을 생산

 

배터리 제조

■ SES, 세계 최초 EV용 리튬 금속 배터리 B-샘플 발표

■ Forge Nano, 배터리 기가팩토리 건설

■ DESTEN, 6분 만에 충전할 수 있는 초고속 LFP배터리 출시

■ E-One Moli, 캐나다에 배터리 기가팩토리 건설

■ Full Circle Lithium, 리튬 배터리 화재 진압 솔루션 FSS개발

 

자동차 OEM

■ Mullen Automotive, 클래스 1 EV  상용밴에 고체 폴리머 배터리 기술 탑재

 

재활용

■ Smartville, 태양광 발전시설에 폐배터리 사용

■ Toyota, Redwood Materials과 배터리 재활용 및 재료 조달에 합의

■ Eramet, EV 배터리 재활용을 위한 파일럿 플랜트 가동

 

원자재

■ ExxonMobil, 2030년까지 리튬공급 계획 발표

국제적으로 가장 큰 에너지 및 석유화학기업 중 하나인 ExxonMobil은 EV 배터리의 핵심 구성 요소인 리튬의 선도적인 생산자가 될 계획을 발표했습니다. 상당한 리튬 매장지를 보유하고 있는 것으로 알려진 미국 Arkansas남서부에서 회사의 북미 리튬 생산의 첫 번째 단계에 대한 작업이 시작되었습니다. 이 제품은 Mobil과 자동차 산업 간의 깊은 기술 파트너십의 풍부한 역사를 바탕으로 Mobil Lithium이라는 브랜드로 명명될 것입니다.

2023년 초, 엑슨모빌은 북미에서 가장 많은 리튬 자원 중 하나로 간주되는 아칸소 남부 Smackover 지층의 총 120,000 에이커에 대한 권리를 인수했습니다.

ExxonMobil은 지하 약 10,000피트 저장소에서 리튬이 풍부한 염수에 접근하기 위해 기존의 석유 및 가스 시추 방법을 사용한 후 경암 채굴보다 탄소 배출량이 적고 토지가 훨씬 적게 필요한 직접 리튬 추출(DLE) 기술을 활용하여 염수에서 리튬을 분리할 예정입니다. 그런 다음 리튬은 현장에서 배터리 등급 재료로 변환되고 남은 염수는 지하 저수지에 다시 주입될 예정입니다.

2027년 첫 리튬 생산을 목표로 하고 있으며 2030년까지 ExxonMobil은 연간 100만 대가 넘는 전기차 제조에 필요한 만큼의 리튬을 생산하는 것을 목표로 하고 있으며 전기차, 배터리 제조사 등 잠재 고객사와 논의 중입니다.

 

■ Geothermal Engineering, 탄소 제로 리튬생산 계획발표

영국의 대표적인 지열 발전 회사인 Geothermal Engineering Limited (GEL)은 영국에서 처음으로 탄소 제로 리튬을 상업적으로 공급할 예정입니다. 최근 테스트에 따르면 Cornwall의 United Downs에서 이미 시추된 깊은 지열 유정 내 지열 유체에는 약 340ppm의 리튬이 포함되어 있는 것으로 나타났습니다. 이는 유럽의 모든 상업용 지열 리튬 프로젝트에서 발견된 리튬 농도 중 가장 높은 수치입니다.

GEL의 주요 지열 사업은 자연적으로 뜨거운 지열 염수를 생산하며, 여기서 부산물로서 리튬을 지속적으로 추출할 수 있습니다. 일반적으로 대부분의 리튬을 채굴하는 데 사용되는 거대한 노천 광산들은 물을 많이 소비하는 증발 연못이나 탄소를 발생시키는 채석 및 추출 공정을 사용하지만 지열 발전을 사용하면 추출 공정에 탄소가 발생하지 않는 탄소 제로의 리튬을 생산할 수 있습니다.

GEL은 2024년 말에 연간 약 100톤의 탄산리튬 등가물(LCE)을 생산하는 것을 목표로 하고 있으며 빠르면 2026년에 이 현장에서 최소 1,000톤까지 생산량을 늘릴 예정입니다. 이 회사는 이미 두 개의 다른 지열 발전소에 대한 계획 허가를 받았습니다. 콘월에서 프로젝트를 진행하고 2030년까지 영국에서 생산량을 12,000톤 이상으로 빠르게 확장하는 것을 목표로 하고 있습니다. 이는 약 250,000개의 전기 자동차에 공급하기에 충분한 양입니다. 배터리를 생산하기에 충분합니다. 이는 2022년에 영국에 등록된 267,000대의 새로운 배터리 전기 자동차(BEV)의 94%에 해당합니다.

현재 유럽의 리튬 생산량은 전기 자동차의 예상 수요보다 훨씬 낮으며, 대부분의 리튬은 중국에서 공급됩니다. 탄소 제로 리튬과 탄소 제로 전력을 모두 생산할 수 있는 GEL의 능력은 영국에서 전기 자동차 시장이 지속 가능하게 성장할 수 있는 기반을 제공할 것으로 여겨지고 있습니다.

배터리 소재

■ Li-Metal, PVD 기술을 사용하여 폴리머 양극에서 초박형 리튬을 생산

리튬 금속 음극 및 리튬 금속 생산기술을 개발하는 Li-Metal 은 2세대 리튬 금속 음극 기술인 ultra-thin lithium on metalized polymer 음극의 첫 번째 배치를 성공적으로 생산했다고 발표했습니다.

뉴욕주 Rochester에 있는 Li-Metal의 파일럿 공장에서 PVD 장비를 활용하여 롤투롤 PVD 방식의 2세대 리튬금속 음극을 파일럿 규모로 생산할 수 있는 능력을 시연했습니다. Li-Metal의 금속화 폴리머 음극에 있는 초박형 리튬은 차세대 배터리 음극에서 집전체인 구리 foil의 필요성을 줄여 비용을 최대 25%까지 개선하고 배터리 무게를 줄여 중량 및 부피 에너지 밀도를 향상시킬 것으로 예상됩니다.

현재 리튬 금속 음극을 사용하는 배터리는 평균 6~10미크론의 구리 포일을 사용하므로 에너지 밀도가 400Wh/kg 미만입니다. 차세대 배터리, 특히 eVTOL 및 전기 항공 시장을 목표로 하려면 450Wh/kg ~1000Wh/kg의 에너지 밀도를 가진 배터리가 필요합니다. Li-Metal의 2세대 양극 제품은 0.5~1 마이크론의 구리가 포함된 금속화 폴리머를 활용하여 음극의 경량화를 가능하게 하여 차세대 배터리 개발을 가능하게 할 것입니다.

Li-Metal과 PVD 설비를 독점적으로 공급하는 Mustang Vacuum Systems (MVS)은 2세대 제품을 상업적 규모로 생산하기 위해 협력할 계획입니다. Li-Metal과 MVS는 플로리다에 있는 MVS 시설에서 회사 최초의 상용 규모 PVD 기계를 공동으로 개발 및 운영할 계획이며, 이 기계는 2024년 중반에 시운전될 예정입니다.

Li-Metal의 첫 상용 규모 PVD 기계는 여러 차세대 배터리 개발자들을 위해 2백만 m2의 음극을 제공하는 것을 목표로 하고 있습니다.

Li-Metal은 또한 2세대 배터리 음극 제품의 인증을 받기 위해 엄선된 고객과 협력하고 있으며 2024년에는 해당 소재의 샘플링을 더욱 광범위하게 시작할 계획입니다.

 

배터리 제조

■ SES, 세계 최초 EV용 리튬금속 배터리 B-샘플 발표

미국 보스턴에 본사를 두고 고성능 리튬금속 배터리를 개발 및 생산하는 SES는 2023년 12월 12일에 제3 회  연례 Battery World를 개최할 것이라고 발표했습니다.

Battery World에서 아래 3가지 주요 내용을 발표할 계획이라고 합니다.

1.    주요 자동차 OEM과 세계 최초 리튬금속 셀의 B-샘플 공동 개발 계약(JDA) 공식 체결

2.    리튬 금속 배터리 셀을 위한 새로운 폼 팩터

3.    UAM(Urban Air Mobility) 시장을 위한 리튬금속 배터리 출시를 위한 새로운 계획

창립자 겸 CEO인 Qichao Hu는 EV용 ~400Wh/Kg 대용량 리튬 금속 셀을 처음 시연했던 2021년 첫 번째 Battery World 이후 Battery World 2023 은가장 흥미로운 행사가 될 것이라고 언급했으며 A-샘플 개발 이후 재료와 셀 엔지니어링을 통해 리튬 금속 셀의 안전성을 크게 향상시켰다고 밝혔습니다.  

 

■ Forge Nano, 배터리 기가팩토리 건설

원자 수준의 표면 엔지니어링 기술인 Atomic Armor라는 기술을 개발한 Forge Nano는 Forge Battery라는 리튬 이온 배터리 제조 사업을 시작한다고 발표했습니다.

새로 설립된 회사는 노스캐롤라이나주 Raleigh에 기가 팩토리를 건설할 예정이며 2026년부터 생산을 시작할 예정입니다. 회사와 외부 투자자는 1억 6500만 달러 이상의 초기 투자를 계획하고 있습니다. Forge Battery는 Forge Nano의 Atomic Armor 표면 기술로 코팅된 재료를 활용하여 300Wh/kg의 21700 및 18650 리튬 이온 셀을 모두 생산할 것으로 예상됩니다.

 

Forge Nano의 Atomic Armor기술은 원자층 증착 (ALD: Atomic Layer Deposition) 방식을 통해 배터리 재료 표면에 특정 이온을 직접 추가하여 배터리 재료의 성능을 높이는 것입니다. Atomic Armor 기술은 양극의 금속 용출을 줄이고 SEI형성을 감소시켜 배터리의 수명과 성능과 안전성을 향상시킬수 있습니다.

Forge Nano의 Atomic Armor

 

■ DESTEN, 6분 만에 충전할 수 있는 초고속 LFP배터리 출시

미국의 배터리 개발회사인 Desten은 6분 안에 20%에서 80% SOC까지 충전할 수 있는 6C 충전 LFP셀 출시를 발표했습니다.

이 배터리는 22Ah용량, 160Wh/kg의 에너지 밀도를 가지는 파우치배터리로 6C충전동안 온도 변화가 15도 이내의 열적 안정성을 가지고 있으며 5000회의 수명을 가지고 있다고 Desten은 발표했습니다.

DESTEN은 현재 북미, 유럽 및 아시아의 파트너와 협력하여 새로운 EV 및 BESS 플랫폼에 이 셀을 적용하는 것을 논의하고 있으며 첫 번째 샘플은 이미 OEM 파트너에게 제공되었다고 밝혔습니다.

Dresten은 이 제품 외에도 3분 40초 안에 20%에서 80% SOC까지 충전할 수 있는 10C충전 NMC배터리도 개발했으며 용량이 19Ah(155Wh/kg)와 20Ah (149Wh/kg)인 두 가지 제품이 있습니다.

용량 32Ah (232Wh/kg)의 고용량 NMC배터리도 개발했으며 이 배터리는 20%에서 80% SOC까지 6C 충전이 가능합니다.

 

■ E-One Moli, 캐나다에 배터리 기가팩토리 건설

대만의 배터리 제조업체인 E-One Moli는 캐나다 브리티시 콜롬비아주 Maple Ridge에 연간 10억 5천만 개의 셀을 생산할 수 있는 기가팩토리를 건설한다고 발표했습니다.  

이 공장은 2024년 6월에 건설을 시작하여 2028년에 완전히 가동될 것으로 예상하고 있습니다.

 

■ Full Circle Lithium, 리튬 배터리 화재 진압 솔루션 FSS개발

일반적인 대형 EV 화재는 화재를 진압하는 데 일반 내연기관 자동차보다 최대 40배 더 많은 물이 필요한 것으로 알려져 있으며, 나중에 물과 다른 물질로 인해 다시 발화할 심각한 위험이 있는 것으로 알려져 있습니다.

Full Circle Lithium(FCL)은 미국에 본사를 둔 리튬 제품 제조업체이자 재활용업체입니다. 이 회사는 리튬 배터리 화재에 대한 솔루션으로 FSS: (Fire Suppressant Solution)를 개발했습니다.

이 제품은 FCL 내부에서 긍정적인 테스트 결과를 얻은 이후 공인 테스트 시설에서 테스트를 진행하여 매우 긍정적인 결과를 확인했습니다.

첫 번째 테스트는 19개의 18650 원통형 리튬 이온 배터리를 묶어 점화시킨 후 물과 FSS를 사용하여 소화를 시켜 FSS의 성능을 확인하였습니다.  테스트 결과 FSS 0.5리터 만을 사용하여 화재는 5초 이내에 진압되었고 화재가 다시 점화되지 않았습니다. 반면에 물을 사용한 경우 일시적으로 배터리 화재가 진압됐지만 이후 반응에서 발생하는 열로 인해 세 번 물을 뿌린 후에도 배터리가 다시 점화되었습니다.

두 번째 테스트는 용량이 더 큰 전기 자전거용 리튬 배터리로 테스트를 진행했습니다. 이번에도 FSS는 0.75리터만 사용해 5초도 안 돼 화재가 진화됐고, 다시 발화하지 않았습니다. 반대로 물을 사용해 소화할 때는 물의 사용양이 첫 번째 실험보다 훨씬 많이 사용해야 했고 처음에는 꺼졌지만 세 번 물을 뿌린 후 다시 불이 붙었고 이후  냉각되는 데 1시간이 걸렸습니다.

마지막 테스트는 50 kWh EV 리튬 이온 배터리를  사용하여 FSS와 물을 비교하는 것으로 진행될 예정입니다.

리튬 배터리 화재는 잠재적으로 치명적일 수 있는 HF 및 기타 가스를 방출하는 등 독성이 매우 높습니다. FCL의 FSS는 배터리 화재를 텅해 유발되는 이러한 반응들을 중화시켜 독소가 환경으로 방출되지 않도록 합니다. 또한 FSS에 사용되는 활성 성분은 안전하고 물 사용량을 크게 줄이며 환경 친화적입니다.

리튬 배터리를 위한 효과적인 화재 진압 솔루션이 없는 현재의 시장 상황에서 FSS의 화재진압 솔루션은 좋은 해결방안을 제시해 줄 것으로 기대됩니다.

 

자동차 OEM

■ Mullen Automotive, 클래스 1 EV 상용 밴에 고체 폴리머 배터리 기술 탑재

미국 캘리포니아주 Brea에 본사를 두고 있는 전기차 제조업체인 Mullen Automotive는 자사의 전기 상용밴인 Muulen one에 고체 폴리머 배터리를 탑재하여 주행 테스트를 시작할 계획입니다.

기존의 Mullen one은 110마일일 주행하는 46 kWh의 배터리 팩을 갖추고 있었는데 이를 190 마일 주행 가능한 고체 폴리머 배터리로 바꾸어 적용할 계획이며 이를 위해  BMS교정을 12월부터 시작하며 2024년 1분기에 주행 가능 테스트를 시작할 예정입니다.

Mullen One에 탑재되는 고체 폴리머 배터리는 중국의 Linghang Guochuang이 개발한 제품으로 기존의 Mullen One이 사용하던 42 kWh의 LFP배터리를 고체 폴리머 배터리로 변경 시 배터리 용량이 72 kWh로 늘어나며 주행거리도 110마일에서 190마일 이상으로 73% 증가하게 됩니다.

Mullen은 캘리포니아주 Monrovia에 있는 Mullen의 배터리 팩 제조 파일럿 시설을 2023년 말까지 폐쇄하고 기존 배터리 테스트 및 생산장비를 최근 구입한 Romeo Power의 자산과 함께 캘리포니아주 Fullerton에 있는 회사의 새로운 대용량 배터리 팩 생산 시설로 통합할 예정입니다.

 

 

재활용

■ Smartville, 태양광 발전시설에 폐배터리 사용

IEA(Internal Energy Agency)에 따르면 2022년 전 세계 EV 판매량이 1,000만 대를 넘어섰고, 향후 몇 년 동안 판매량이 급격히 증가할 것으로 예상됩니다. 이는 수명이 다한 EV 배터리의 수도 계속 증가하여 폐배터리들을 지속 가능한 에너지 자원으로 전환할 수 있는 기회를 의미하는 것입니다. EV에서 폐기된 배터리는 대부분 용량을 유지하고 있기 때문에 재료를 재사용하기 전에 ESS 등에 사용하기에 이상적입니다.

Smartville은 EV에 사용된 배터리를 재활용하여 고정식 ESS에 재활용하는 회사로 Smartville360이라는 제품을 생산하고 있습니다. 이 제품은 확장성, 신뢰성 및 안전성을 보장하는 특허받은 배터리 관리 기술을 제공하며 빌딩 블록 설계를 통해 MWh 규모의 상업용 및 산업용 설치부터 GWh 규모의 그리드 서비스에 이르기까지 광범위한 애플리케이션을 가능하게 합니다.

미국 에너지부 태양 에너지 기술 사무소(SETO: U.S. Department of Energy’s Solar Energy Technology Office)는 수명이 다한 EV배터리를 태양광 발전소의 ESS에 사용하도록 하는 프로젝트 개발을 위해 Smartville에 115만 달러 보조금을 지급했고 연방 및 주정부 역시 리튬 배터리 순환성을 강화하기 위해 EV 배터리 재사용을 하는 프로젝트를 지원하기 위해  265만 달러를 Smartville에 지원했습니다. 또한 이 회사는 대규모 Smartville 360™ 세컨드 라이프 BESS 제품을 지원하도록 캘리포니아 에너지 위원회로부터 150만 달러를 추가로 받았습니다.

보조금들을 통해 Smartville은 미국 전역의 EV 배터리 재사용을 지원하는 기술과 프로세스를 더욱 발전시키고 Smartville 360의 상용화를 가속화할 것입니다. 

 

 

■ Toyota, Redwood Materials과 배터리 재활용 및 재료 조달에 합의

Toyota Motor North America(TMNA)와 Redwood Materials는 수명이 다한 Toyota의 전기 자동차에 사용되는 자동차 배터리를 재활용하는  계약을 발표했습니다. 이 계획에는 Toyota가 새로운 자동차 배터리 생산에 Redwood의 재활용한 양극 활물질과 구리 포일을 공급받기로 한 계약도 포함되어 있습니다.  이번 계약은 도요타의 하이브리드 및 배터리 전기차 배터리의 배터리 수집 및 재활용을 위해 지난해 발표된 레드우드(Redwood)와의 협력을 기반으로 합니다.

20여 년 전에 출시된 Toyota의 1세대 프리우스(Prius) 모델과 같은 전기 자동차의 수명이 다함에 따라 Toyota의 자동차 배터리 재활용 요구는 향후 몇 년 동안 크게 증가할 것으로 예상됩니다. 캘리포니아에 있는 Toyota의 수명을 다한 전기 차량이 많은 상황에서 Redwood의 Nevada 재활용 시설은 Toyota의 북미 공급망을 지원하여 지속 가능성을 개선하고 폐쇄 루프 배터리 생태계를 구축하여 Toyota의 운영 개선을 강화하는 데 도움이 될 것입니다. Toyota의 배터리 수명 주기 생태계에는 약 500만 개의 재활용, 재제조 및 용도 변경이 포함될 것으로 예상됩니다.

이번 장기 계약에는 Toyota가 Redwood로부터 양극 활물질과 구리 포일을 조달하는 폐쇄 루프 프레임워크를 개발하는 것도 포함되어 있습니다. 계약에 따라 Redwood의 재활용 작업을 통해 회수 및 생산된 양극 활물질은 노스캐롤라이나 주 Toyota Battery Manufacturing (TBMNC)에서 미래의 새로운 배터리 생산에 재활용 물질을 공급할 것으로 예상됩니다.

Toyota는 2025년에 약 140억 달러 규모의 TBMNC 자동차 배터리 제조 시설을 온라인으로 구축할 계획입니다.

Redwood는 미국 배터리 셀 제조업체와 자동차 제조업체에 재활용을 통해 생산된 전략적 배터리 소재를 공급하기 위한 기술과 시설 확장을 위한 대규모 투자를 하고 있습니다. Redwood는 북부 네바다 시설을 계속 확장하고 있으며 올해 말 사우스캐롤라이나 주 Charleston 외곽에 두 번째 배터리 재료 캠퍼스 착공을 시작할 예정입니다. Redwood의 두 캠퍼스 모두 배터리 재료를 재활용, 정제 및 제조하여 부품 생산 규모를 연간 100 GWh로 확장할 예정입니다.

 

■ Eramet, EV 배터리 재활용을 위한 파일럿 플랜트 가동

프랑스의 광업 및 야금회사인 Eramet은 재활용 리튬 이온 배터리의 블랙매스에서 배터리급 금속염 생산을 테스트하고 최적화하기 위해 파리 Trappes에 있는 연구 혁신 센터에 파일럿 공장을 가동할 예정입니다.

이 시설은 Dunkirk에 건설될 예정인 공장의 1:1,000 규모 복제품으로, 2027년 가동이 예정되어 있으며 최종 투자 결정은 2024년 말 이루어질 것으로 예상됩니다.

이 파일럿 플랜트의 건설은 폐기물 관리를 하는 회사인 SUEZ와 협력하여 수행되며, 수명이 다한 배터리와 새 배터리 생산에서 발생하는 스크랩들을 폐쇄 루프 산업 재활용을 위해 제공하는 것을 목표로 합니다.

800m² 규모로 지어질 파일럿 플랜트는 공장 건설 이전에 금속의 추출 및 정제 공정을 테스트 및 최적화하고 미래 고객 및 파트너를 위한 최종 제품의 자격을 검증하는 데 사용될 것입니다.

 

 

출처: https://batteriesnews.com/