배터리 산업뉴스_2024년 11주차

배터리 재료

■ SIAT, CSAC와 제휴하여 CNT코팅 알루미늄 포일 출시

■ Ferroglobe, Coreshell과 실리콘 공급 위한 양해각서 체결

■ CHASM, Ingevity와 파트너십 체결로 CNT공급확대

■ CarbonScape, Biographite생산으로 배터리의 지속가능성 혁신

 

배터리 제조

■ StoreDot, Eve Energy와 전략적 제조 계약 체결

■ LG에너지 솔루션, Qualcom과 자동차용 BMS 솔루션 개발

■ Lyten, 90% 이상의 수율로 리튬-황 배터리 생산

■ EU, 배터리 생산 수율 향상 위해 BATTWin 프로젝트 시작

■ Durapower, 중국 쑤저우에 새로운 배터리 제조 공장 착공

 

자동차 OEM

■ Volvo, 충전속도 30% 향상 기술보유한 Breathe battery에 투자

■ BAIC, CATL, Xiaomi Auto와 손잡고 지능형 배터리 셀 제조 공장건설

■ 현대자동차, IVECO와 유럽 전기 대형트럭 시너지 모색 위해 파트너십 확대

■ Nio, CATL과 장수명 배터리 공동 개발 계약 체결

 

재활용

■ 공급량 부족으로 어려움이 예상되는 미국 EV배터리 재활용 산업

 

배터리 재료

■ SIAT, CSAC와 제휴하여 CNT코팅 알루미늄 포일 출시

 

대만의 CNT나노재료 제조 업체인 SIAT는 배터리용 알루미늄 포일을 개발 및 생산하는 CSAC와 협력하여 CNT를 코팅한 알루미늄 포일을 출시했습니다.

이 제품은 기존에 알루미늄 포일의 코팅 재료로 사용하던 카본블랙보다 10배 높은 전도성을 가진 CNT를 코팅하여 알루미늄 포일을 부식으로부터 보호할 뿐 아니라 전극 물질과 집전체사이의 결합을 강화하여 접촉저항을 줄여 방전 속도와 배터리 수명을 연장시킵니다.

SIAT는 고객의 요구사항에 따라 포일 두께와 코팅 패턴 및 합금함량을 맞춤화할 수 있다고 합니다.

 

■ Ferroglobe, Coreshell과 실리콘 공급 위한 양해각서 체결

 

실리콘 금속 및 합금철 생산업체인 Ferroglobe는 미국의 배터리 기술 기업인 Coreshell과 저비용 장거리 전기차 배터리에 개발에 사용될 실리콘을 제공하기 위한 양해각서에 서명을 했습니다.

Coreshell은 고유한 나노재료 전극 코팅 기술을 통해 실리콘의 열화를 완화하여 급격한 수명 손실을 방지할 수 있다고 합니다. 99.995% 순도의 실리콘을 생산하는 Ferroglobe는 기존의 실리콘 금속 제조 시 사용하는 실란 가스를 사용하지 않고 야금 정제 공정으로 실리콘 금속을 제조합니다. 실란가스를 사용하지 않으므로 저렴한 가격의 실리콘을 생산할 수 있다고 합니다

 

■ CHASM, Ingevity와 파트너십 체결로 CNT공급확대

 

현재 대부분의 CNT 생산 시설은 아시아에 있습니다. CHASM Advanced Materials은 급증하는 북미와 유럽의 배터리 수요를 대응하기 위해 북미와 유럽의 기가팩토리에 탄소나노튜브(CNT) 공급 확대를 목표로 활성탄 제조회사인 Ingevity와 파트너십을 체결했다고 발표했습니다.

CHASM은 아시아의 경쟁 CNT 회사들의 제품을 대체할 수 있는 Multi Wall CNT제품인 NTeC를 개발했습니다. 이 제품은 경쟁 제품에 비해 저항이 25% 낮고 같은 양의 CNT에서 점도가 50% 낮습니다.

CHASM은 미국 오클라호마주 Norman에 2022년 연간 50톤의 NTeC를 생산할 수 있는 파일롯 설비를 완공했고 2024년에는 연간 1500톤의 NTeC를 생산할 수 있는 상업용 설비를 가동할 예정입니다.

 

■ CarbonScape, Biographite생산으로 배터리의 지속가능성 혁신

 

뉴질랜드에 본사를 둔 Carbonscape는 Biographite를 생산하는 회사입니다. Biographite는 우드칩과 같은 임업부산물을 전자파를 이용해 Green Coke를 생산하고 이를 열촉매 흑연화(thermo-catalytic graphitization)를 사용해 흑연화한 제품입니다.

이 제품은 기존의 인조흑연과 천연흑연에 비해 고성능, 저비용의 경쟁력을 가지고 있으며 ATL 등을 포함한 주요 배터리 제조업체를 통해 테스트한 결과 기존의 인조흑연과 천연흑연제품보다 더 나은 성능을 발휘하는 것으로 확인됐습니다.

인조 흑연의 경우 오염도가 높은 제조공정을 사용하는 문제점이 있고 빠르게 증가하는 흑연 수요를 화석연료에 기반한 공정을 사용하는 인조흑연으로 충족시키려면 탄소배출량을 늘리게 됩니다.

천연흑연은 새로운 흑연광산을 승인받고 가동하는데 12~18년의 시간이 걸리고 자원이 있는 특정지역에 생산이 국한되지만 Biographite는 12개월 안에 승인받을 수 있으며 Biographite는 임업 부산물이 존재하는 어느 곳에서나 현지화할 수 있습니다.

 

배터리 제조

■ StoreDot, Eve Energy와 전략적 제조 계약 체결

 

5분 만에 100마일 충전이 가능한 100in5 초고속 충전 배터리 (XFC)를 개발한 Storedot은 EVE energy와 XFC배터리의 상용화 및 대량생산을 위한 파트너십을 발표했습니다.

EVE Energy는 2017년 StoreDot과 관계를 시작했으며 2021년에는 StoreDot에 대한 대규모 투자를 발표했었습니다.

이번 계약에 따라 StoreDot은 EVE의 제조역량을 확보해 자사의 100in5 XFC배터리를 대량 생산할 계획입니다. StoreDot은 EVE에 기술 라이선스를 부여하여 글로벌 역량을 키우고 제삼자와의 라이선스 계약도 계속 추진할 계획입니다.

 

■ LG에너지 솔루션, Qualcom과 자동차용 BMS솔루션 개발

 

LG에너지솔루션은 퀄컴과 협력해 차세대 전기차에 탑재될 첨단 BMS 진단 솔루션 개발을 추진한다고 밝혔습니다.

양사는 이번 협력 관계를 통해 LG에너지솔루션의 BMS 진단 소프트웨어와 퀄컴 스냅드래곤 디지털 새시(Snapdragon® Digital ChassisTM)의 특정 기능 결합을 통해 한층 고도화된 첨단 BMS 솔루션을 개발한다는 계획입니다.

새로 개발될 BMS 진단 솔루션은 저사양 하드웨어로 구동됐던 기존 BMS 소프트웨어와 달리 차량 내 고성능 스냅드래곤 디지털 새시 플랫폼의 SoC(System-on-Chip) 컴퓨팅 성능을 활용하게 될 예정으로 이를 통해 연산능력을 80배 이상 향상시켜 더욱 정교한 배터리 알고리즘을 실시간으로 실행할 수 있고, 첨단 BMS 기능도 서버와 통신 없이 구현이 가능해진다고 합니다.

이번 협력으로 실시간 배터리 상태 진단은 물론, 차량의 주행 정보와 직접적으로 연계된 다양한 솔루션 개발이 가능해져 차별화된 고객경험을 만들 수 있을 것으로 기대된다고 밝혔습니다.

 

■ Lyten, 90% 이상의 수율로 리튬-황 배터리 생산

 

3D그래핀을 황과 결합하여 복합 양극을 만들어 리튬-황배터리를 개발하고 있는 Lyten은 2023년 6월에 가동을 시작한 파일롯 라인의 생산 수율이 90%를 넘어서고 있어 리튬 황 배터리의 양산 가능성을 확인하고 있다고 밝혔습니다.

 

Lyten CEO이자 공동 창업자인 Dan Cook은 Lyten은 이제 리튬-황이 표준 원통형 및 파우치 형식으로 제작될 수 있고 자동화된 제조로 확장될 수 있으며 이미 전 세계에서 기존 리튬 이온 제조에 사용되는 것과 동일한 장비 및 공정에서 수행될 수 있음을 입증했다고 밝혔습니다.

 

Lyten은 기존 리튬이온 배터리의 양극 극판을 제조 시 사용하는 NMP를 사용하지 않아 비용을 크게 줄일 수 있다고 밝혔습니다.

Lyten은 향후 현재의 파일롯 라인에서 98%의 수율을 달성할  수 있을 것으로 예상하고 있으며 2024년부터는 EV고객이 아닌 항공우주 및 정부 애플리케이션 분야의 고객을 위한 리튬-황배터리를 공급할 계획입니다.

 

■ EU, 배터리 생산 수율 향상 위해 BATTWin 프로젝트 시작

 

European commission은 리튬이온 배터리를 유럽 생태계의 에너지 전환을 위한 기본 구성요소로 바라보고 있지만 현재는 전 세계 생산량의 90% 이상이 중국, 한국, 일본에서 이루어지고 있기 때문에 이러한 상황을 극복하기 원합니다. 이를 극복하기 위해 유럽연합은 2030년까지 350억 유로를 투자하여 25개의 새로운 기가팩토리를 건설하는 야심찬 계획을 추진하고 있습니다.

그러나 이러한 기가팩토리의 램프업 단계에서는 15%에서 30%에 이르는 대량의 불량품 생산이 예상되므로 이에 대한 대비책이 필요합니다.  또한 새로운 유럽 기가팩토리들은 1,500억 유로의 배터리 제조 장비에 대한 수요를 가져올 것입니다. 이러한 수요를 뒷받침하기 위해 EU 생산 장비 업계는 인더스트리 4.0 디지털 솔루션으로 강화된 유럽의 첨단 친환경 기술 분야의 세계적인 리더십을 바탕으로 아시아 기업들과의 지식 격차를 해소하고 경쟁력을 확보하기 위해 유럽만의 무결점 제조 패러다임을 개발하고자 합니다.

이를 위해 European commission BATTwin프로젝트를 진행 중입니다. 이 프로젝트의 목표는 배터리 생산 시 무결점 제조를 지향하는 새로운 다단계 디지털 트윈 플랫폼을 개발하여 배터리 생산 라인의 결함률을 줄이는 것입니다.

이 프로젝트는 (i) Digital Battery Passport data model을 통해 Data semantic을 지원하는 다중 센서 데이터 수집 및 관리 계층 개발 (ii) 다중 물리, 데이터 중심 및 하이브리드 접근 방식을 통해 전극 제조, 셀 조립 및 컨디셔닝의 중요 단계를 모델링하는 프로세스 수준의 디지털 트윈 개발 (iii) 시뮬레이션 및 분석 모델링을 기반으로 하는 시스템 수준 디지털 트윈 개발 (iv) 디지털 트윈의 설명 가능성을 높이고 시스템 설계 및 제어에서 사용자를 이끄는 사용자 중심의 목표 중심 디지털 트윈 워크플로우의 개발, 이 네 가지 기둥이 통합된 솔루션으로 두 개의 산업 파일럿에서 테스트되고 검증되어 향후 유럽에 지어질 기가팩토리의 생산수율을 향상 시키게 될 것입니다.

  

■ Durapower, 중국 쑤저우에 새로운 배터리 제조 공장 착공

 

싱가포르의 리튬이온 배터리 제조 업체인 Dura Power는 자회사인 Shzhou Durapower Technology의 배터리 공장을 중국 쑤저우에서 착공을 시작했습니다.

새 공장은 생산 효율성을 50% 이상 향상시키는 완전 자동화된 지능형 생산 라인을 갖추고 있으며 32,500㎡ 규모로 3개의 생산 라인과 R&D 센터를 포함 4개 층으로 이루어져 있습니다. 2025년 2분기에 가동될 것으로 예상되는 이 공장은 완전 가동하게 되면 연간 2 GWh의 배터리를 생산할 것으로 예상되며 이는 기존 Durapower공장 생산량의 2배입니다.

새로운 공장에서 제조될 배터리는 e-모빌리티 애플리케이션, 특수 플랫폼, 해양 선박 및 고정형 에너지 저장 시스템을 등의 다양한 제품에 공급하게 될 것입니다.

 

자동차 OEM

■ Volvo, 충전속도 30% 향상 기술보유한 Breathe battery에 투자

 

Volvo는 영국의 스타트업인 Breathe Battery에 투자했습니다. Breathe Battery는 Breathe Charge라는 소프트웨어를 사용하여 내부 전기화학적 상태를 동적으로 관리하여 매 순간 충전 전류를 제어함으로써 충전 속도를 높이는 동시에 배터리의 안전성을 향상시킵니다.

Volvo는 Breathe Charge를 통해 자사의 차세대 전기 자동차를 10~80%까지 충전하는 시간을 최대 30%까지 단축할 것으로 기대하고 있습니다.

또 다른 Breathe Battery의 소프트웨어인 Breathe Life는 배터리 내부의 전기화학적 상태를 동적으로 관리하여 사이클 수명과 평균 건강 상태를 향상시키는 충전 전류 제어 기능을 제공하여 원래의 시스템 성능을 더 오랫동안 유지하고 수명을 향상시킬수 있습니다.

이 소프트웨어는 중국 스마트폰인 OPPO에 적용되었는데 추가 센서 도입 없이 음극의 전위를 측정하여 배터리의 성능을 저하시키는 리튬 메탈이 석출 되는 것을 방지할 수 있다고 합니다.

기존의 스마트폰 배터리는 일반적으로 1년 후에 90%, 2년 후에 80%의 용량이 남아 있지만 이 소프트웨어를 사용한 OPPO의 Reno8시리즈는 2년 후에 90%의 용량을 유지하고 4년 뒤에는 80%의 용량을 유지할 수 있었다고 합니다.

  

■ BAIC, CATL, Xiaomi Auto와 손잡고 지능형 배터리 셀 제조 공장건설

 

중국의 북경자동차 (BAIC)의 EV자회사인 BAIC BluePark New Energy Technology는 안정적인 배터리 공급을 위해 BAIC Investment, Beijing Hainachuan과 협력하여 플랫폼 회사를 설립할 계획이라고 발표했습니다. 이 플랫폼 회사의 등록 자본금은 3억 9천만 위안입니다.

이 플랫폼 회사는 CATL과 Xiaomi Auto와 공동으로 Beijing Era New energy Technology라는 합작회사를 설립하여 배터리셀 제조 공장건설을 진행할 예정입니다.

합작회사의 지분은 CATL이 51%, 플랫폼회사가 39% (이중 BAIC BluePark의 지분은 5%) , Xiaomi Auto가 5%입니다.

합작회사가 설립되면 베이징에 배터리 셀 제조 공장건설을 진행할 예정입니다.

BAIC BluePark는 자사의 EV브랜드인 Arcfox에 최근 몇 년 동안 상당한 투자를 했지만 현재 손실을 겪고 있습니다. 회사 측은 EV 시장 경쟁이 점점 치열해지고 있기 때문에 Huawei와 맺은 기존의 전략적 협력을 업그레이드하고 배터리 합작회사를 설립하여 경쟁력을 향상시킬 계획입니다.

  

■ 현대자동차, IVECO와 유럽 전기 대형트럭 시너지 모색 위해 파트너십 확대

 

현대자동차와 이베코 그룹이 상용차 부문에서 혁신을 주도하기 위해 파트너십을 강화합니다.

양사는 유럽 시장을 대상으로 배터리 전기 트럭과 연료전지 전기 트럭을 포함한 전기 대형 트럭 솔루션에 대한 파트너십을 강화하는 의향서(LOI)를 체결했습니다. 양사는 각 사의 첨단 기술과 자산을 활용하여 지속 가능한 미래로의 전환을 가속화할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

현대자동차와 이베코 그룹은 2022년 3월 파트너십을 시작한 이래 일련의 중요한 이정표를 달성했습니다. 특히 2022년 9월에는 하노버에서 열린 IAA 운송 박람회에서 이베코 eDaily 연료전지 전기차를 최초로 공개했습니다. 이어서 2023년 10월에는 브뤼셀에서 열린 버스월드에서 이베코 버스 이웨이 H2(IVECO BUS E-WAY H2)가 데뷔했습니다. 올해 2월에 양사는 현대자동차의 eLCV 플랫폼을 기반으로 한 유럽용 아이베코 브랜드 순수 전기 경상용차에 대한 공급 계약을 체결했다고 발표했습니다.

 

■ Nio, CATL과 장수명 배터리 공동 개발 계약 체결

 

Nio는 수명이 더 긴 전기차 배터리를 만들기 위해 CATL과 새로운 협력 계약을 체결했습니다.

CATL은 차량 배터리의 서비스 수명을 연장하기 위해 느린 용량 감쇠, 자체 복구 SEI(Solid Electrolyte Interphase) 필름 및 리튬 보충제와 같은 핵심 기술을 개발했다고 Nio는 말했습니다.

2023년 1월 17일, Nio는 CATL과 5년 간의 포괄적인 전략적 파트너십 계약을 체결했으며, 여기에는 장수명 배터리를 기반으로 한 비즈니스 모델 파트너십이 언급되어 있었는데 이번 파트너십을 통해 공식적으로 장수명 배터리에 대한 개발을 구체적으로 시작하게 됩니다.

이번 파트너십을 통해 Nio와 CATL은 교체형 배터리의 장수명 기술에 집중하고, 공동 세미나를 개최하며, 기술 혁신과 혁신을 이루고, 제품 적용을 촉진할 계획으로 CATL은 Nio의 향후 출시 모델을 위해 더 긴 수명의 배터리 시스템을 계획하고 개발할 계획입니다.

CATL은 현재 Nio의 배터리 교체 네트워크 (Swapping)에 유통되는 배터리를 공급하는 유일한 업체로 현재 Nio의 배터리 교체 스테이션에 70 kWh, 75 kWh, 100 kWh 팩을 공급하고 있습니다.

Nio는 작년에 여러 모델에 대해 CATL 외에도 CALB의 배터리 팩을 사용하기로 했지만 아직 서비스되지는 않고 있습니다.

또한 반고체 전지를 생산하는 스타트업인 베이징 위라이온 (Beijing WeLion New Energy Technology)과 협력하여 150 kWh 용량의 반고체 배터리 팩을 생산하고 올해 2분기에 서비스를 개시할 예정입니다.

일반적으로 신에너지 차량(NEV)의 배터리 보증 기간은 8년입니다. 2025년부터 2032년까지 약 2천만 대의 NEV에 대한 배터리 보증이 만료되었거나 만료될 예정이며, 이로 인해 사용자는 보증되지 않은 배터리를 장착한 자동차 운전, 차량과 배터리 간의 수명 차이, 상당히 높은 배터리 교체 비용 등의 문제를 겪게 될 것입니다. 따라서 배터리의 수명 문제를 해결하는 것이 향후 시급한 과제라고 보고 있습니다.

Nio는 2018년 5월 20일 선전에서 첫 번째 배터리 교환 스테이션을 완공하고 서비스를 시작했으며 현재 2,382개 스테이션을 통해 누적 4천만 건의 서비스를 제공했습니다.

Nio는 배터리 수명에 영향을 미치는 세 가지 주요 조건인 온도, 전류, 빈도수를 관리하는 배터리 수명 관리 운영 체제 (battery lifecycle health operating system)를 구축하는 한편 빅데이터에 기반한 운영을 통해 교체형 배터리의 수명을 더욱 연장해 12년 사용 후에도 용량의 80%를 유지하도록 하고 있다고 밝혔습니다.

배터리 연구개발 측면으로는 재료 합성, 셀 시험 생산, 시스템 조립, 검증 및 테스트 등을 포괄하는 R&D 역량을 갖추고 전해액은 물론 양극재와 음극재의 고유 특성에 초점을 맞춘 연구개발을 통해 배터리 수명과 사이클 수명을 획기적으로 향상시키고 있으며 자사가 출원한 1,435개의 기술 특허 중 104개가 배터리 수명과 관련되어 있다고 밝혔습니다.

 

재활용

■ 공급량 부족으로 어려움이 예상되는 미국 EV배터리 재활용 산업

 

민간 부문과 미국 정부의 집중적인 투자로 인해 배터리 재활용 계획이 수요를 앞지르면서 2030년까지 재활용을 위한 EV배터리 투입량이 투자한 설비대비 1/4밖에 되지 않는 것으로 글로벌 기술 정보 기업인 ABI Research가 밝혔습니다.

ABI Research의 새로운 연구에 따르면, 미국 전기차 배터리 재활용 공장은 연간 130만 대에 해당하는 배터리를 재활용할 수 있는 능력을 갖출 계획이지만 2030년에는 341,000대만 재활용할 수 있을 것으로 예상됩니다.

ABI Research의 전기차 산업 분석가인 Dylan Khoo에 따르면 전기차 배터리 재활용 용량 부족에 대한 우려가 있지만 상황은 그 반대로 재활용 용량이 폐배터리 공급량을 크게 앞지르고 있다고 합니다. 이는 비경제적인 가동률로 이어지거나 재활용 프로젝트의 지연 또는 축소로 이어질 가능성이 높은 것으로 예측했습니다.

폐전기차 배터리의 부족이 예상되는 상황에서 배터리 재활용 업체는 높은 경쟁력을 갖춰야만 살아남을 수 있습니다. Ascend Elements처럼 효율적인 hydro-to-cathode direct recycling process  같은 우수한 재활용 공정을 개발하거나 Redwood Material와 같이 비재활용 재료의 공급망을 구축하여 가공 재료의 일관된 생산량을 보장하는 방법을 사용하게 되면 재활용 업체는 계획을 축소하지 않고도 공급 부족을 극복할 수 있게 될 것입니다.

폐전기차 배터리 부족으로 인해 재활용 공장 계획이 수정될 것으로 예상되며, 이는 재활용업체에 압박이 될 것입니다.