배터리 산업뉴스_2023년 50주

배터리 제조

■ Battery Monitor 2023, 미래 배터리 Value chain 예상

■ Northvolt, Na ion 배터리가 LFP를 대체하게 될 것.

■ South 8, 극한 환경에서 사용가능한 Arctic LiGas 배터리 전해질을 공개

■ Hithium, 28 GWh규모 지능형 배터리 생산 공장 개설

■ StoreDot, 음극 반응성을 줄이는 새로운 전해질 개발

■ Panasonic, Sila의 양극소재 Titan Silicon 채용.

■ LG Energy Solution, KAIST와 리튬금속 배터리 개발

■ ABOUT: ENERGY, 배터리 모델링 기술 발전 위한 기술 라이선스 계약 체결

■ Wildcat, Nickel, Cobalt free양극 (LFP, LMFP, DRX)생산 계획발표

■ ABB, Gotion High-Tech의 대규모 배터리 공장 지원

■ SES AI, 100Ah 리튬 금속 배터리 발표

■ AESC, 차세대 BMW차량 에 공급할 배터리 공장건설

■ Gogoro, 인도에서 스마트 스쿠터 및 배터리 교체 서비스 출시

■ SOLiTHOR, 전고체 리튬 메탈 배터리 개발

■ Enevate, Customcells와 생산 라이선스 계약 발표

 

자동차 OEM

■ NIO, 자사 차량에 LFP배터리 사용하여 비용절감

■ ZEEKR, 초고속 충전과 높은 에너지밀도를 가진 LFP배터리 개발

■ REVO, 700마일 주행, 7분 만에 주유가능한 수소연료전지와 배터리를 결합한 차세대 EV개발

 

배터리 제조

■ Battery Monitor 2023, 미래 배터리 Value chain 예상

독일 뮌헨에 본사를 둔 국제 경영 컨설팅 회사인 Roland Berger는 독일 Aachen 대학의 PEM 그룹과 협력하여 Battery Monitor 2023 report를 발표했습니다.

이 보고서에 따르면 전 세계 배터리 시장 수요는 2022년 약 800 GWh에서 2030년 4,900 GWh로 급증하고, LFP 배터리가 곧 주류가 될 것이며, 나트륨 이온 전지가 시장에 진입하게 될 것이라고 예상하고 있습니다. 이에 따라 배터리 업체들은 원자재 공급을 확보하기 위해 발 빠르게 움직여야 할 것으로 내다보고 있습니다.

이 연례 보고서의 최신판은 전체 배터리 가치 사슬을 평가하여 재료에서 재활용에 이르는 주제를 다루고 있습니다.

 

전 세계 배터리 수요 및 생산 용량 증가

배터리 시장은 2030년까지 전 세계적으로 34%의 연평균 성장률로 계속 성장하여 약 4,900 GWh의 수요를 창출할 것으로 예상됩니다. 이는 2022년 예측치보다 900 GWh 높은 수치입니다. 발표된 글로벌 용량도 크게 증가하여 2030년에는 약 8,930 GWh에 달할 것으로 예상됩니다. 그러나 시장 통합으로 인해 시장 과잉 생산은 없을 것으로 예상됩니다.

 

소재 변화의 필요성

자원, 특히 양극 활물질이 줄어들면서 배터리 소재의 초점은 생산기술을 개선하고 공급을 확보하며 리튬 이온 전지의 대안을 모색하는 데 맞춰지고 있습니다. 예를 들어, 생산업체들은 광산업체와의 파트너십 및 계약을 통해 공급량을 확보하기 위해 노력하고 있으며, 리튬 직접 추출 (DLE)과 같은 새로운 리튬 생산기술은 탄소 배출량을 감소시키고 있습니다. 또한, LFP 배터리는 기존 리튬 이온 배터리에 비해 비용, 안전성 및 재료 가용성 측면에서 이점이 있어 주류가 될 수 있으며, 잠재적인 비용 이점을 제공하는 나트륨 이온 배터리가 리튬 이온의 대안으로 떠오르고 있습니다.

배터리 제조업체는 원자재 조달의 어려움을 예상하여 배터리 기술의 유연성을 확보해야 합니다. EU는 호주, 인도네시아, 아르헨티나와 같이 관련 배터리 원자재 생산 능력을 갖춘 국가와 자유무역협정을 체결하여 이를 지원해야 합니다.

 

더 친환경적이고 더 빠른 충전을 요청하는 자동차 시장

전기차는 향후 수십 년 동안 리튬 이온 배터리 수요의 약 80%를 차지할 것으로 예상되며, 전기차를 충전하는 데 사용되는 재생 에너지의 비중이 배터리 지속 가능성을 결정하는 주요 요인이 될 것입니다.

 

전기차 충전은 배터리 사용의 핵심 성과 지표이며, 충전의 용이성과 속도는 배터리 경쟁력의 주요 요소입니다. 고속 충전 기술은 지속적으로 개선되고 성장하고 있으며, 전기차 소유자의 만족도도 높아지고 있습니다. 한편, 배터리 스와핑은 여러 신규 기업이 시장에 진입하면서 충전의 대안으로 떠오르고 있습니다.

전기차의 지속 가능성은 전기의 이산화탄소 배출량을 줄여야만 달성할 수 있습니다. 이는 규제 당국이 그리드의 탈탄소화를 위해 움직여야 한다는 것을 의미합니다. 한편, 자동차 OEM은 고속 충전이 핵심 차별화 요소가 되고 있음을 이해해야 합니다. 전기차 외에도 에너지 저장 시스템 제조업체는 나트륨 이온 전지의 기회를 모색하기 시작해야 합니다.

 

■ Northvolt, Na ion 배터리가 LFP를 대체하게 될 것

 

Northvolt의 CEO이자 공동 창업자인 Peter Carlsson은 두바이에서 열린 UN기후회의 COP28에서 나트륨 이온 배터리에 대한 전망을 밝혔습니다.

Northvolt는 올해 11월 160Wh/kg의 에너지밀도를 갖는 나트륨이온 배터리를 출시했습니다. 그는 Nothvolt가 LFP배터리 대신 나트륨 이온 배터리를 저가형 제품으로 선택한 이유를 밝혔습니다.

Nothvolt는 처음에 NMC배터리보다 에너지 밀도는 낮지만 저가인 LFP배터리를 개발하려고 했지만 LFP생산 시 발생하는 높은 탄소 배출과 효율적인 재활용 방법이 없는 문제등으로 인해 LFP의 환경비용이 높다고 생각했습니다. 또한 이미 가정용 ESS배터리 산업에 LFP배터리가 확고하게 뿌리내리고 있기 때문에 이 기술에 의존하게 되면 기존 공급망에 대한 의존도가 너무 높아질 수 있다는 우려도 있고 무엇보다  LFP가 지속가능하지 않다고 생각했다고 밝혔습니다.

이후 Northvolt는 저비용 배터리개발의 방향을 나트륨 이온으로 전환했습니다. 배터리 설계 및 제조 분야에서 획기적인 발전을 이룬 나트륨 이온 기술은 LFP와 경쟁할 수 있는 에너지 밀도를 가지고 있습니다.

또한, Northvolt의 나트륨 이온 배터리는 LFP의 지속 가능성 문제도 극복했습니다. 소금 기반의 프러시아 화이트 양극과 바이오 기반의 Hard carbon음극을 사용하는 이 기술은 기존 리튬이온 배터리에서 사용하는 중요한 금속을 전혀 사용하지 않으면서도 탄소 발자국을 10~20kg CO2/kWh로 현저히 낮출 수 있습니다. 이 탄소 발자국은 동급 배터리의 탄소 발자국이 100~150kg CO2/kWh인 것과 비교하면 현저하게 줄어든 수치입니다.

현재 Northvolt는 나트륨 이온 기술을 ESS (Energy storage solution)에 사용하려고 합니다. 다른 배터리 기술에 비해 나트륨 이온 배터리는 본질적으로 안전하며, 고온에서도 냉각이 덜 필요합니다. 이러한 특징 덕분에 특히 중동과 아프리카에서 안전과 효율성이 가장 중요한 태양광 발전소와 같은 대규모 애플리케이션에 이상적입니다. Nothvolt는 이 기술이 전 세계적으로 에너지 저장 시스템을 확산하는 데 중요한 역할을 할 것이라고 보고 있습니다.

 

■ South 8, 극한 환경에서 사용가능한 Arctic LiGas 배터리 전해질을 공개

 

리튬 이온 배터리용 액화 가스 전해질인 LiGas를 최초로 개발 및 상용화한 South 8 Technologies는 미국 Sandiego에서 열린 첨단 자동차 배터리 콘퍼런스(AABC)에서 Arctic LiGas 18650 셀을 선보였습니다.

South 8은 기존의 리튬이온 배터리에 사용되는 독성 및 인화성 액체 전해질을 액화 가스 전해질인 Arctic LiGas로 대체하여 안전하고 고성능을 내는 배터리를 개발하였습니다.

South 8은 군용 무기, 전기 자동차, ESS, 배터리 구동 산업장비 등 다양한 시장과 애플리케이션에 공급하는 것을 목표로 일부 고객에게 Arctic LiGas 셀을 출하하고 있습니다. Arctic은 뛰어난 성능의 배터리에 대한 수요 증가를 지원하기 위해 South 8이 도입하는 리튬 이온 배터리 셀 형식 및 화학 제품군 중 첫 번째 제품입니다.

LiGas셀은 화재 위험이 높으며 저온에서의 방전이 안 되는 기존의 리튬이온 배터리의 액체전해질의 단점을 해결할 수 있습니다.

이 셀은 구멍이 뚫리거나 과열되어도 무해하게 소멸되는 무독성 가스 혼합물을 사용하기 때문에 열 전파를 최소화할 수 있으며 업계에서 가장 낮은 작동 온도로 -60°C에서도 작동이 가능합니다.

 

■ Hithium, 28 GWh규모 지능형 배터리 생산 공장 개설

 

고정식 ESS용 배터리를 생산하는 Hithium은 중국 충칭에 건설한 새로운 배터리 공장에서 1단계로 연간 28 GWh의 배터리를 생산합니다.

새로운 공장은 일반적인 '지능형 제조 3.0' 생산 시스템보다 26% 향상된 자동화를 포함하여 '지능형 제조 4.0' 표준에 따라 설계되었습니다.

이 공장의 자동화 덕분에 전체 효율성이 30% 향상되었고, 생산 간접비의 4분의 1에 해당하는 비용을 절감하여 제조 경쟁력을 크게 높일 수 있게 되었습니다. 130억 위안(18억 달러)을 투자하여 건설된 이 공장은 80만㎡ 규모입니다.

지능형 제조는 보다 효율적이고 경제적인 배터리 생산의 핵심입니다. 이 새로운 공장은 LCOS를 낮추고 이를 통해 경제적인 에너지 전환을 실현할 수 있는 길을 제시합니다.

배터리 셀의 대량 생산에는 매우 복잡한 제조 기술이 필요하기 때문에 Hithium은 세계에서 가장 진보된 생산 라인 중 하나를 개발하는 데 투자했습니다. 생산 편차는 배터리 셀의 성능, 내구성, 심지어 안전성에 영향을 미칠 수 있으며, 아주 작은 불순물이나 불규칙성이 작동 중에 셀을 손상시키고 추가 결함을 유발할 수 있습니다. 따라서 Hithium의 생산 라인에서는 수천 개의 공정 제어 지점을 실시간으로 모니터링하고 있으며, 이 중 상당수가 인증된 품질 관리 시스템과 직접적으로 연관되어 있습니다.

이러한 높은 수준의 제조의 자동화는 제품의 일관성을 지원하며, 새로운 공장은 배터리 셀 용량의 편차를 3Ah 이하로 일관되게 관리할 수 있으며 셀간의 전압 차이는 3mV 이내,  자기 방전은 10mV 이하, 제품 공정 수율은 95% 이상으로 생산 가능합니다.

 

■ StoreDot, 음극 반응성을 줄이는 새로운 전해질 개발

 

Si음극을 사용하여 고속 충전이 가능한 리튬이온 배터리를 개발한 StoreDot은 음극과의 반응성을 줄이는 차세대 전해질을 개발했다고 밝혔습니다.

기존의 Si을 음극으로 사용하는 리튬이온 배터리는 충방전 동안 심각한 부피 변화로 인해 전극에 기계적 응력, 균열, 파쇄가 발생할 수 있기 때문에 연구자들은 전극의 구성요소인 바인더나 Si 활물질의 형상을 변경하거나 전해질 용액에 SEI 형성 첨가제를 추가하는 등 여러 가지 방법을 연구해 왔습니다.

이번에 개발한 StoreDot의 전해액은 셀의 음극과 반응하지 않고 양극과 선택적으로 상호 작용하여 안정된 SEI 층을 형성할 수 있습니다. 이를 사용하게 되면 고속 충전 셀의 성능을 개선하고 수명과 안전성을 향상시킬 수 있습니다.

Storedot은 또한 전해질 용액에 산화 환원 결합을 통합하여 양극의 SEI 형성을 더욱 촉진하고 음극의 SEI를 제거할 수 있다고 합니다. 이러한 산화 환원 커플은 두 쌍의 산화 및 환원 반응으로 구성됩니다. 음극에 대해 불활성인 첫 번째 산화 환원 쌍은 음극에 SEI가 형성되지 않도록 합니다. 두 번째 산화 환원쌍은 셀이 작동하는 동안 양극에서 SEI 형성을 촉진합니다.

 

■ Panasonic, Sila의 양극소재 Titan Silicon 채용

 

Panasonic Energy는 차세대 배터리 소재 기업인 Sila의 고성능 나노 복합 실리콘 음극재인 Titan Silicon을 자사의 제품에 사용하기로 하는 계약을 체결했습니다. 이 소재를 사용한 Panasonic의 배터리는 전기차의 주행거리를 획기적으로 늘려주며 충전 시간을 단축할 수 있게 해 줄 것으로 기대됩니다.

워싱턴주 Moses lake에 위치한 공장에서 생산될 Titan Silicon은 대량 생산과 고성능을 내는 흑연 음극 대체재로 시장에서 인증된 제품으로 주행 거리를 20% 증가시키는 것으로 확인이 되었습니다. Sila는 현재의 용량을 두 배로 늘리는 제품을 개발하고 있습니다.

또한 이 제품은 배터리 충전 시간을 10분으로 단축하는 것을 목표로 하고 있습니다. 이 제품은 흑연보다 kWh당 이산화탄소 발생량이 훨씬 적고 미국에서 생산되기 때문에 자동차 제조업체가 인플레이션 감소법에 의한 세금 공제 요건을 충족할 수 있습니다.

 

■ LG Energy Solution, KAIST와 리튬금속 배터리 개발

 

LG Energy Solution (LGES)은 KAIST와 2년간의 공동연구를 통해 기존 리튬이온 배터리 셀 대비 전기차 주행거리를 50% 늘릴 수 있는 리튬-금속 배터리 (LMB) 기술을 개발했습니다.

LMB는 높은 이론적 에너지 밀도로 인해 전기차 및 기타 애플리케이션에 큰 가능성을 가지고 있습니다. 그러나 이러한 배터리는 대규모로 제조하기가 어려워 상업적 도입에 걸림돌이 되고 있습니다.

LMB는 흑연 기반 음극 소재를 리튬 금속으로 대체하여 음극의 무게와 부피를 줄여 에너지 밀도를 높일 수 있지만 충방전 과정 중에 생성되는 리튬 덴드라이트로 터리 수명이 줄어들고 안전성의 위험이 있습니다.

LGES와 KAIST 연구팀은 세계 최초로 붕산염-피란 기반 액체 전해질 (borate-pyran-based liquid electrolyte)을 사용해 이 문제를 해결했다고 밝혔습니다.

이 기술을 통해 리튬-금속 배터리의 충-방전 효율을 높이면서도 1회 충전으로 최대 900㎞의 전기차 주행거리에 충분한 에너지 밀도를 달성할 수 있었다고 LGES는 말했습니다.

LGES는 이 신기술이 400회 이상의 수명을 보장하며, 전고체 배터리와 달리 배터리 셀을 작동시키는 데 높은 온도와 압력이 필요하지 않다고 설명했습니다.

 

■ ABOUT: ENERGY, 배터리 모델링 기술 발전 위한 기술 라이선스 계약 체결

 

Imperial College London과  Birmingham대학에서 분사한 이 ABOUT: ENERGY는 배터리 개발 소프트웨어를 개발하고 있습니다. 이 스타트업은 영국의 faraday Institution의 지원을 받아 배터리 모델링 소프트웨어 ” Dandelion”을 개발한 Portsmouth대학, Southampton대학과 기술 라이선스 계약을 체결한다고 발표했습니다.

Dandelionk은 전기화학 배터리 시스템을 모델링하는 복잡한 프로세스를 간소화하고 정확도를 높이기 위해 설계된 혁신적인 초고속 배터리 모델링 소프트웨어입니다.

ABOUT: ENERGY는 자사의 소프트웨어 플랫폼인 Voltt에 DandeLiion 기술을 통합하여 내년 초 글로벌 시장을 겨냥해 출시하라 계획입니다.

DandeLiion은 아래와 같은 시뮬레이션을 정확도 높게 수행할 수 있습니다.

 

■ Wildcat, Nickel, Cobalt free양극 (LFP, LMFP, DRX) 생산 계획발표

 

Wildcat Discovery Technologies는 니켈과 코발트를 사용하지 않는 양극 활물질을 생산하는 공장을 미국에 건설할 것이라고 발표했습니다.

Wildcat은 2006년부터 배터리 소재 연구 및 엔지니어링 분야를 연구해 왔으며 이를 바탕으로 2026년 말부터 LFP를 생산하고 2027년에는 LMFP, 2028년에는 DRX(Disordered Rock Salt)을 생산할 예정입니다. 초기 생산 능력은 15,000톤이며 30,000톤까지 확장할 수 있는 이 공장의 최종 부지 협상이 진행 중입니다.

Wildcat은 이미 고객을 위해 LFP 샘플을 생산하고 있으며, LFMP의 경우 주요 상용 트럭 제조업체와 협력하여 기존과 차별화된 제품을 개발하고 있습니다.  또한 BMW와의 공동 개발 계약을 활용하여 DRX 개발의 글로벌 리더십을 강화하고 있습니다. Wildcat의 테스트에 따르면 DRX는 안전성에서 우수하며 DRX 양극의 에너지 밀도는 하이니켈 양극보다 10~20% 더 높은 것으로 나타났습니다.

 

■ ABB, Gotion High-Tech의 대규모 배터리 공장 지원

 

ABB와 Gotion High-Tech는 유럽 및 미국 전기 자동차(EV) 시장에 공급할 대규모 리튬 이온 배터리 공장의 건설 및 개발을 지원하기 위한 양해각서(MoU)를 체결했습니다.

이번 계약에 따라 ABB는 Gotion High-Tech와 협력하여 자동화, 전기화 및 디지털 기술을 결합한 마스터 설계 계획을 공급할 예정입니다.

폭스바겐이 26.5%의 지분을 보유하고 있는 Gotion High-Tech는 Illinois주에 20억 달러 규모의 리튬 배터리 공장을 설립할 예정이며, 모로코에도 공장을 설립하는 방안을 검토하고 있습니다. 공동 프로젝트 팀은 Gotion High-Tech에 ABB 제품과 서비스를 도입하기 위한 타당성 평가를 완료하고, 연구 개발(R&D) 협력을 모색하며, Gotion High-Tech의 배터리 셀, 모듈 및 팩을 ABB와 그 계열사에 공급할 수 있는 방법을 파악할 것입니다.

ABB는 적응형 기계 및 라인 자동화, 자재 운송 및 취급, 라인 관리, 공장 내 다양한 자재 흐름을 제어하는 데 도움이 되는 서버 및 클라이언트 하드웨어, 타사 자산 통합을 위한 다양한 물리적 장비, 솔루션, 디지털 자산등을 제공하고 해양, 견인, 마이크로그리드, 재생 에너지 등 다양한 산업 분야에 Gotion High-Tech의 제품을 사용할 수 있는 가능성을 모색할 것입니다.

 

■ SES AI, 100Ah 리튬 금속 배터리 발표

 

전기자동차(EV) 및 기타 애플리케이션용 고성능 리튬-금속 배터리를 개발하는 SES AI는 자사의 제3회 연례 배터리 발표 행사인 Battery World 2023에서 몇 가지 흥미로운 발표를 했습니다.

SES AI는 주요 자동차 OEM과 세계 최초로 100Ah용량의 리튬 금속 배터리를 B-샘플 공동 개발 계약(JDA)을 체결했다고 밝혔습니다. SES는 자사의 데이터 투명성 유지의 전통을 지키기 위해 최근 발표한 100Ah 리튬 금속 배터리의 테스트 결과를 공개했습니다. SES AI는 4Ah에서 50Ah 및 100Ah로 확장해도 리튬-금속 배터리의 성능이 매우 일관되게 유지된다는 것을 보여주었습니다. 100Ah 리튬금속 전지는 추운 날씨에서도 뛰어난 성능을 보였고, 고전력 성능도 뛰어났습니다. 또한 외부 기관에서 실시한 과충전, 관통, 외부 단락, 열 안정성 테스트를 통과하여 UN38.3 인증을 획득했습니다.

두 번째는 새로운 전해질 파운드리에서 활용할 머신러닝 기반의 딥 러닝 AI플랫폼을 발표했습니다. 리튬 금속 전지의 새로운 폼 팩터, 떠오르는 도심 항공 모빌리티(UAM) 시장에서의 기회 등이 포함됩니다.

실질적인 안전을 보장하기 위해 완벽한 추적성을 갖춘 더욱 엄격한 품질 제조 시스템을 구현하고 있다고 공개하며 자사의 AI 기반 안전 소프트웨어 아바타를 소개했습니다. 다양한 유형의 데이터를 수집하여 아바타를 학습시킴으로써 대형 리튬 금속 셀의 상태를 모니터링하여 위험셀을 발견해 내는 예측 정확도를 작년 60%에서 올해 92%로 향상시켰다고 밝혔습니다.

또한 재료 탐색을 위해 그래픽 신경망 모델을 사용하는 딥러닝 기술을 사용하여 화학 구조를 처리하고 새로운 유망한 후보를 식별하는 기계 기반 딥러닝 플랫폼을 구축하고 있습니다. 이 플랫폼을 사용하여 추천된 새로운 전해질 용매들을 본사 근처에 위치한 전해질 파운드리에서 합성하고 테스트하고 있습니다.

또한 기존에 파우치 셀로만 만들던 리튬금속 배터리를 OEM의 다양한 요구를 충족하기 위해 새로운 폼 팩터인 각형으로도 제작가능하다고 밝혔습니다.

SES의 설립자 겸 CEO인 Qichao Hu는 전기자동차 외에 리튬 금속 배터리의 중요한 시장은 UAM (Urban Air Mobility) 이 될 것이라고 밝혔으며 자사의 리튬 금속 배터리로 C/3 충전 및 UAM 미션 프로파일 방전을 사용하여 1500회 이상의 사이클을 달성했다고 밝혔습니다. 향후 SES AI는 UAM을 가속화할 수 있는 최초의 상용 리튬 메탈 배터리를 출시할 계획이라고 밝혔습니다.

 

■ AESC, 차세대 BMW 차량에 공급할 배터리 공장건설

 

BMW와의 다년간 파트너십의 일환으로, AESC는 미국 사우스캐롤라이나 주에 있는 Spartanburg 공장에서 생산되는 차세대 전기차 모델에 사용될 배터리 셀을 공급하기 위해 8억 1,000만 달러를 투자하여 사우스캐롤라이나 주 Florence County에 있는 배터리 제조 시설을 확장한다고 발표했습니다.

2022년 12월에 발표된 8억 1,000만 달러의 투자에 이은 이번 투자로 AESC는 총 16억 2,000만 달러를 투자하게 되며 확장된 시설은 2026년 완공될 것으로 예상하고 있습니다.  투자와 1,620개의 신규 일자리를 창출하게 됩니다.

이 공장에서 생산하여 BMW의 차세대 전기 자동차 모델에 공급할 배터리는 현재 세대보다 에너지 밀도가 20% 더 높고, 충전 시간이 단축되며, 전기 자동차의 주행 거리와 효율성이 30% 증가합니다.

또한 1,000 에이커가 넘는 플로렌스 글로벌 테크놀로지 및 커머스 파크에 건설 중인 기존 시설을 확장하여 생산 능력을 강화하고 미국의 전기차 전환을 가속화할 것입니다.

 

■ Gogoro, 인도에서 스마트 스쿠터 및 배터리 교체 서비스 출시

 

Gogoro는 인도에서 배터리 교환 서비스와 인도에서 생산된 첫 번째 스마트스쿠터인 크로스오버 GX250을 공개했습니다.

이 서비스와 스마트 스쿠터는 Delhi와 Goa의 B2B 고객에게 우선 제공되며, 2024년 상반기에 Mumbai와 Pune에 출시하고 2024년 2분기에는 일반 소비자에게도 제공할 계획입니다.

2억 5천만 대가 넘는 오토바이를 보유한 인도는 전 세계 도시 교통 환경의 극적인 변화인 전동화의 정점에 서 있습니다. 점점 더 많은 인도 기업이 지속 가능한 운송 수단의 필요성을 받아들임에 따라 내연기관 차량을 대체하고 인도의 특정 시장 및 산업 요구에 적합한 물류, 배달 차량 및 택시 서비스를 위한 새로운 모빌리티 솔루션으로 전동화를 선택하고 있습니다. 그러나 이들 전동화 모빌리티를 충전하는 기존의 방법은 주차장이 필요하며 충전에 시간이 소요되어 사용자들의 편의성을 떨어뜨리고 수입을 감소시켜 왔습니다. 그러나 Gogoro의 배터리 교환 시스템은 전용 주차장과 충전 시간이 필요하지 않아 사용자가 몇 초 만에 안전하게 배터리를 교환할 수 있습니다.

 

■ SOLiTHOR, 전고체 리튬 메탈 배터리 개발

 

벨기에에 본사를 두고 있는 IMEC (Interuniversity Microelectronics Center)는 나노 전자공학 및 디지털 기술분야를 연구하는 연구 개발조직입니다. IMEC에서 2021년에 분사한 SOLiTHOR는 나노 고체 복합 전해질 (nano-SCE: nano-Solid Composite Electrolyte)로 명명한 고체 전해질을 사용하여 전고체배터리를 개발하고 있습니다.

SOLiTHOR는 자사의 nano-SCE가 기존의 고체전해질 소재인 황화물이나 산화물, 폴리머가 아니라고 밝혔습니다. 이 고체전해질은 다른 고체전해질들처럼 높은 이온전도도에 도달하기 위해 높은 작동온도와 압력이 필요하지 않다고 설명하고 있습니다.

SOLiTHOR는 nano-SCE를 사용한 자사의 전고체 배터리가 아래와 같은 장점이 있다고 밝히고 있습니다.

-      빠른 리튬 이온 이동도를 가짐.

-      고체 전해질 소재가 불연성이며 황화물을 사용하지 않으므로 위험한 H2S 가스 생성 위험 없음

-      낮은 작동 압력에서도 잘 작동하므로 파우치 셀로 제작할 수 있음.

-      넓은 온도 범위에서 열적으로 안정적임.

-      최대 300℃까지 열적으로 안정함.

-      액체-고체 공정으로 "드롭인(drop-in)" 방식의 액체-고체 공정으로 전고 고체 전해질을 생산할 수 있으므로 값비싼 생산라인 설치 불필요.

-      게르마늄과 같은 값비싼 희토류 원소가 없고 고온 처리가 없으며 용매와 코발트를 최소한으로 사용하여 지속 가능성이 있음.

-      고체전해질 분리막 두께를 대폭 감소할 수 있어 더 높은 에너지 밀도를 구현할 수 있음.

SOLiTHOR의 초기 응용 분야는 고궤도 항공비행체와 도시 항공 모빌리티(UAM: Urban Air Mobility)에 초점을 맞추고 있습니다.

SOLiTHOR는 회사 설립한 지 18개월 만에 기존의 고체 전해질의 두께를 18배 줄여 현재는 35 마이크로미터까지 줄이는 데 성공했으며 이를 바탕으로 1세대의 전고체 전지를 개발하고 있습니다. 1세대 전고체 전지의 에너지 밀도 목표는 327Wh/kg이며 현재는 245Wh/kg을 달성했습니다.

SOLiTHOR는 올해 8월에 벨기에 Sint Truiden에 있는 3000평방미터 규모의 최신식 건물로 이전했으며 장기적으로 해양 운송 시장에서 동일한 기술적 이점을 활용하여 전기보트나 전기 운행 선박에 적용할 계획입니다. 육상운송의 경우 버스와 중형 및 대형 트럭 및 승용차에 출시할 수 있도록 개발해 나갈 계획입니다.

 

■ Enevate, Customcells와 생산 라이선스 계약 발표

 

초고속 충전 및 고에너지 밀도를 구현하는 XFC-Energy배터리를 개발한 Enevate는 독일의 배터리 제조사인 Customcells와 생산 라이선스 계약을 체결했습니다.

Enevate의 XFC energy는 70% 이상의 순수 실리콘을 사용한 음극을 사용하여 5분 만에 배터리를 충전할 수 있으며 350Wh/kg의 에너지 밀도를 낼 수 있습니다.

Customcells는 2012년 Fraunhoffer연구소에서 분사한 회사로 유연한 제조 방식과 최첨단 연구 및 생산 시설을 기반으로 고객 맞춤형 하이테크 배터리 솔루션을 제공하는 회사입니다.

Customcells는 현재 세계 10대 자동차 제조업체 중 6곳과 독일 10대 자동차 공급업체 중 6곳에 제품을 공급하고 있습니다. Customcells은 향후 몇 년 내에 다양한 애플리케이션에 공급한 배터리를 생산하기 위해 전 세계 여러 사이트에서 GWh 용량의 배터리 공장을 건설할 계획을 가지고 있습니다.

Customcells은 Enevate와 협력하여 이미  XFC energy배터리를 제작해 왔으며 e-모빌리티 분야의 주요 OEM과 함께 Enevate의 제품을 상업화하는 논의를 해왔습니다.  이번 생산 라이선스 계약은 Enevate의 기술의 상용화를 가속화하기 위한 것입니다.

이번 파트너십을 통해 Enevate혁신적인 하이 실리콘 제품을 다양한 애플리케이션에 합리적인 가격에 제공하므로 하이 실리콘 음극의 시장 점유율을 높여 갈 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

 

자동차 OEM

■ NIO, 자사 차량에 LFP배터리 사용하여 비용절감

 

Nio는 수익을 창출하고 비용을 절감하기 위해 현재 판매 중인 8개 모델과 이전에 판매된 6개 모델을 포함한 14개 모델에 LFP옵션을 추가하기 위해 중국 산업정보기술부(MIIT)에 신청서를 제출했습니다.

이 모델들에 LFP 배터리 셀과 팩을 공급하는 업체는 CATL입니다.

니오의 모델은 배터리 교환을 지원하므로 몇 년 전에 출시되었더라도 최신 팩을 사용할 수 있습니다.

일반적으로 전기차에는 NMC과 LFP 셀이 사용됩니다.

NMC 셀은 에너지 밀도가 높고 겨울철 주행 거리 성능이 우수하지만 비용이 높고 열 폭주 위험이 높습니다.

LFP 배터리는 일반적으로 에너지 밀도가 낮고 겨울철 주행 거리 성능이 떨어지지만 비용이 저렴하고 열 안정성이 뛰어납니다.

 

지난 몇 년 동안 NMC 배터리는 더 긴 주행 거리를 제공할 수 있기 때문에 고급 모델과 많은 경우 더 높은 트림 레벨에서 선택되었습니다.

Nio는 처음부터 하이엔드 시장을 타겟으로 했기 때문에 배터리 교환 네트워크에서 유통되는 팩은 처음에는 NMC 배터리만 있었습니다.

Nio가 LFP배터리를 처음 사용한 것은 2021년 9월에 발표된 75 kWh 팩으로 NMC와 LFP 셀을 혼합한 하이브리드 배터리 팩이었습니다.

이 팩은 NMC와 LFP의 장점이 결합되어 겨울철 주행거리를 LFP팩에 비해 25% 더 길게 늘릴 수 있고 정확한 충전 상태(SoC) 예측을 제공하며 성능은 NMC 배터리와 동일하다고 Nio는 밝혔었습니다.

주요 원자재인 탄산리튬의 가격 하락과 함께 올해 들어 파워 배터리 가격은 꾸준히 하락하고 있습니다. 시장조사업체 TrendForce에 따르면 배터리 가격 하락으로 인해 LFP 배터리 셀의 가격은 삼원계 배터리 셀 가격보다 약 10% 낮아졌으며 11월 각형 NCM 배터리의 가격은 Wh당 0.55위안, LFP 배터리 셀은 Wh당 0.5위안이었습니다.

이번에 Nio가 적용하는 팩은 LFP팩으로 차량 비용을 크게 절감할 수 있어 판매 가격을 낮출 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

Xpeng도 지난 11월에 LFP 배터리 팩을 장착한 플래그십 세단인 P7i의 새로운 버전을 출시하여 차량 가격을 26,000위안 낮췄습니다.

 

■ ZEEKR, 초고속 충전과 높은 에너지밀도를 가진 LFP배터리 개발

 

ZEEKR의 사내 배터리 연구 개발팀은 LFP셀을 이용하는 800V 팩을 개발하였고 이를 이용한 자동차는 15분 이내에 500km (SOC 10~80%)의 주행 거리를 충전할 수 있습니다. 고속 충전뿐 아니라 경쟁사대비 겨울철 저온에서도 높은 충전 성능을 보여줍니다.

ZEEKR의 개발 엔지니어들은 NMC대비 LFP의 낮은 에너지 밀도를 팩 수준에서 높이기 위해 팩에 새로 개발된 소재를 적용하고 구조 설계를 간소화하였습니다. 덕분에 새로운 배터리 팩의 부피 활용도는 83.7%에 달하며, 이는 다른 글로벌 경쟁사보다 높은 수치입니다.

ZEEKR의 새로운 프리미엄 세단 ZEEKR 007은 새로운 배터리를 장착한 첫 번째 모델이며, 이후 여러 차종에 적용될 예정입니다. ZEEKR 007의 인도는 2024년 1월부터 시작됩니다.

ZEEKR는 고객에게 최고의 충전 경험을 제공하기 위해 초고속 충전 인프라를 빠르게 확장하고 있습니다. 11월 말까지 ZEEKR은 중국에 401개의 초고속 충전소를 개설했으며, 360kW의 전력을 공급하는 2,200개 이상의 충전기를 보유하고 있습니다. ZEEKR은 2024년에 초고속 충전소 네트워크를 1,000개까지 확장하고 2026년에는 10,000개 이상의 초고속 충전소를 운영할 계획입니다.

 

■ REVO, 700마일 주행, 7분 만에 주유가능한 수소연료전지와 배터리를 결합한 차세대 EV개발

 

Zero emission기술을 개발하는 회사인 REVO ZERO는 혁신적인 무공해 차량인 Energy라는 이름의 SUV차량을 개발했습니다.

이 차량은 세계 최초로 수소 연료 전지와 전기 배터리를 사용하는 SUV로 700마일의 주행거리, 빠른 주유 시간, 인상적인 성능을 갖추고 있습니다.

이 3열 SUV는 최대 6명까지 탑승할 수 있으며 넓은 적재 공간을 확보하고 있습니다. 이 차량은 성능과 편안함뿐만 아니라 안전성과 다목적성을 염두에 두고 제작되었습니다. 이 차량은 다른 전기차와 마찬가지로 가정에서 경제적으로 충전할 수 있으며, 수소 연료 전지 덕분에 장거리 여행에 최적화된 솔루션입니다. 수소는 onboard on-demand 충전기의 역할을 하며 약 700마일의 주행 거리를 제공합니다.

 

REVO ZERO 의  Plug in Fuel cell 기술

REVO ZERO는 수소 연료 전지와 배터리라는 두 기술의 장점을 결합하고 단점을 제거한 것으로 장거리 및 단거리 여행 모두에 최적의 경제적인 솔루션으로, 플러그인 연료 전지 기술 모듈(pFC 기술)로 구동됩니다.

 

 

출처: https://batteriesnews.com/