배터리 산업뉴스_2024년 5주차

원재료

■ CTR, Lithium Valley Campus 착공

 

배터리 재료

■ Cornell대학, 고속충전, 장수명 보장하는 음극 소재개발

■ Celgard, Æsir Technologies와 전략적 제휴 체결

■ Umicore, 소재 개발 가속화 위해 Microsoft와 AI플랫폼 계약 체결

■ Volta Energy Solutions, 북미 시장에서 동박 사업확장

■ Ascend Elements, 2030년까지 양극재 생산 시 탄소배출90% 감소 계획

 

배터리 제조

■ PEM, Nanoloy와 협력하여 플라스마 코팅 기술 개발

■ LionVolt, 3D프린팅으로 전고체 전지 생산 위해 스코틀랜드 생산라인 인수

■ Monolith AI, About:Energy와 배터리 개발가속 위한 파트너십 체결

■ 4NIB 컨소시엄, 4V 나트륨이온전지 개발 프로젝트 진행 중

■ Lyten, 리튬-황배터리 상용화 가속 위해 DOE보조금 확보

■ CustomCells, 배터리 셀 생산 디지털화

■ StoreDot, 각형 XFC배터리 발표

■ AReLiS-3, 리튬-황 배터리 연구 강화를 위한 연합 프로젝트

 

자동차 OEM

■ CATL, Didi와 배터리 교체(Swap) 서비스 합작회사 설립

■ VW, 배터리 자회사 PowerCo의 IPO연기

■ Chery자동차, Gotion High-tech와 전략적 협력 체결

■ Nissan, 2026년부터 LFP배터리 생산

■ Tesla, CATL의 장비로 미국 배터리 공장 설립 예정

 

재활용

■ Redwood Materials, 35억 달러 규모 South Carolina 배터리 재활용 공장 착공

■ Ecopro, Cirba Solutions과 배터리 재활용 관련 협약 체결

 

원재료

■ CTR, Lithium Valley Campus 착공

 

미국 에너지부(DOE)는 지난해 12월에 California의 Salton Sea 아래에서 세계 최대 규모의 리튬이 매장된 것으로 추정되는 광구를 발견했다고 발표했는데 이 발표가 있고 나서 두 달 만에 Controlled Thermal Resources Holdings (CTR)는 Salton Sea지역에 총 18억 5천만 달러를 투자하는 Lithium Valley Campus의 첫 번째 단계를 시작했습니다.

CTR은 30년 이상 Salton Sea지역의 지열사업을 성공적으로 개발하고 관리해 온회사입니다.

CTR은 총 7단계의 개발 중 첫 번째 단계로 리튬 생산과 재생 가능 전력을 생산하는 시설을 통합하는 건설을 시작했습니다. 또한  생산된 리튬을 가공할 수 있는 전문 배터리 제조 업체도 입주하게 됩니다.

CTR은 2025년까지 첫번째 개발 단계부터 리튬 공급을 시작할 것으로 예상됩니다.

 

배터리 재료

■ Cornell대학, 고속충전, 장수명 보장하는 음극 소재개발

 

미국 Cornel공대학장인 Lynden Archer 교수가 이끄는 연구팀은 5분 이내에 충전할 수 있는 리튬배터리를 개발했습니다. 이 배터리는 고속충전 시의 문제인 수명문제도 해결할 수 있다고 밝혔습니다.

Lynden Archer 교수는 “주행거리 불안은 배터리 비용이나 성능과 같은 다른 어떤 장벽보다 운송수단의 전기화를 가로막는 가장 큰 장애물이며, 합리적인 전극 설계를 통해 이를 제거할 수 있는 경로를 확인했다”라고 말했습니다. 그는 "5분 안에 전기차 배터리를 충전할 수 있다면 굳이 300마일을 주행할 수 있을 만큼 큰 배터리를 사용할 필요가 없기 때문에  전기차의 가격을 낮춰 더 많은 보급을 가능하게 할 수 있다”고 언급했습니다.

연구팀의 논문 “Fast-Charge, Long-Duration Storage in Lithium Batteries,”은 1월 16일에 Joule에 게재되었습니다. 주 저자는 화학 및 생체 분자 공학 박사 과정 학생인 Shuo Jin입니다.

연구팀은 이전 연구에서 전해질에서 이온이 어떻게 이동하고 금속 음극의 계면에서 결정화되는지에 초점을 맞춰 배터리 설계에 접근했고, 이번 연구에서는 전기화학반응의 동역학에 집중했습니다. 이를 위해 화학공학에서 사용하는 특히 "담쾰러 수(Damköhler numbers)"라는 개념을 사용했습니다. Damköhler numbers는 기본적으로 물질이 반응 부위로 운반되는 속도와 비교하여 화학반응이 일어나는 속도를 측정하는 것입니다.

모든 리튬 배터리의 충전 과정은 다음 네 단계로 나눌 수 있습니다.

(1) 리튬 이온이 고체 양극 물질에서 전해질로 확산.

(2) 전해질 내의 리튬 이온이 전위차의 작용으로 양극에서 전해질/음극 계면으로 확산.

(3) 용해된 리튬 이온이 전해질/음극 계면에서 분리.

(4) 리튬 이온이 음극 물질로 확산되어 환원/합금 반응을 거쳐 충전.

일반적으로 리튬이온이 확산되는 속도는 (2) 단계가 높으며 (1) 및 (4) 단계는 낮습니다. (1), (4)에서는 주로 금속이온이 산화 환원되는 반응이 일어나는데 확산속도보다 화학반응이 빠르면 금속이온이 음극 전체로 퍼지지 못하고 표면에서만 일어나게 되고 이는 추후 리튬 덴드라이트 성장으로 나타나게 됩니다. 따라서 Damköhler numbers가 낮은 즉 확산속도가 화학반응속도보다 빠른 것이 고속충전에 유리합니다. Damköhler numbers가 낮으면 음극 전체로 금속이온이 이동한 후에 화학반응이 일어나므로 균일하게 충전이 되어 리튬 덴드라이트의 위험이 줄게 되며 수명을 안정시킬 수 있습니다.  

 

연구팀은 이런 원리를 바탕으로 본질적으로 금속 이온의 확산 속도가 빠르고 Damköhler numbers가 낮은 배터리 전극 소재를 찾았고 인듐 (Indium)이 적합하다는 결론을 얻게 되었습니다.

 

인듐은 빠른 확산과 느린 표면 반응을 통해 고속 충전과 장기 수명을 안정화시킬 수 있는 소재입니다.  그러나 인듐은 무게가 무겁기 때문에 전기차의 모든 것을 만족시키지는 못합니다. 연구팀의 성과는 인듐을 고속 충전용 소재로 발견했다는 것이 아니라 배터리를 빠르게 충전할 수 있는 방법을 발견했다는 데 있습니다.

 

연구팀은 다음 단계로 다른 경량재료들 중에서 본질적으로 낮은 Damköhler numbers를 달성할 수 있는 것이 무엇인지 알아보기 위해 AI를 사용하여 연구 중입니다. 지금까지 연구한 적이 없는 금속 합금들을 검토하고 있습니다.

 

■ Celgard, Æsir Technologies와 전략적 제휴 체결

 

배터리용 분리막을 제조하는 Celgard는 차세대 니켈-아연 배터리를 개발하는 Æsir Technologies와 전략적 제휴를 체결했습니다.

 

니켈-아연 배터리는 리튬 이온 배터리와 납축전지 사이의 에너지 밀도를 갖춘 안정적이고 비용 효율적인 제품으로 항공, 데이터 센터, 통신, 에너지 인프라 및 전기 자동차(EV) 충전 애플리케이션에 주로 사용됩니다. Celgard와 Æsir는 차세대 니켈-아연(Ni-Zn), 아연-공기(Zn-Air), 리튬-아연(Li-Zn) 및 나트륨-아연(Na-Zn) 배터리 개발을 위한 공동 연구 프로젝트에 협력할 계획입니다.

Æsir는 현재 애플리케이션과 2024년에 데이터 센터 및 5G 통신 시장에 초기 서비스를 제공하기 위해 새로운 배터리 기가팩토리를 계획 중이며 Celgard는 계약 조건에 따라 Æsir에 배터리 분리막을 100% 공급할 예정입니다. 이번 계약으로 Celgard는 향후 Ni-Zn 제조사나 Æsir 라이선스 사용자 또는 합작 투자자에게 분리막 제품을 제공할 수 있는 입지를 확보하게 될 것입니다.

 

■ Umicore, 소재 개발 가속화 위해 Microsoft와 AI플랫폼 계약 체결

 

Umicore는 그룹의 핵심 성장 분야인 전기차용 배터리 소재 기술 연구를 촉진하고 가속화하기 위해 AI 기반 접근 방식을 적용하기로 하고 Microsoft와 계약을 체결했습니다. 이를 통해 Umicore는 전기차용 배터리 소재의 출시 기간을 단축하고 더욱 비용 효율적인 개발 프로세스를 개발 운영할 계획입니다.

Umicore와 Microsoft는 다보스에서 열린 세계경제포럼(WEF)에서 "경제와 사회를 위한 원동력으로서의 인공지능"을 행사의 주요 주제 중 하나로 삼아 협약을 체결했습니다.

앞으로 Umicore는 Battery Materials AI 플랫폼으로 Microsoft의 Azure OpenAI 서비스를 활용할 계획입니다. Umicore는 독자적인 배터리 소재 연구 및 개발을 통해 자사가 수십 년간 축적한 방대하고 복잡한 데이터를 분석, 합성 및 통합하는 맞춤형 AI 환경을 구축할 것입니다. 또한 Umicore의 데이터를 외부 데이터 및 시뮬레이션 모델, 실험 또는 이미지를 포함한 다양한 소스의 최신 기술 정보와 결합할 것입니다.

Umicore는 수년 전부터 재료, 공정 및 데이터 모델링을 제품 개발의 필수 도구로 사용해 왔고 여기에 AI와 머신러닝을 적용하여 배터리 소재 분야에서 최초의 AI 기반 특허를 출원했습니다.

 

■ Volta Energy Solutions, 북미 시장에서 동박 사업확장

 

한국의 동박 제조업체인 솔루스 첨단소재 (Solus Advanced Materials)의 유럽 자회사인 Volta Energy Solutions(VES)는 북미 시장 공략에 박차를 가하고 있습니다. VES는 북미 전기차 공급망의 배터리용 동박 수요를  채우기 위해 올해 캐나다 Quebec에 새로운 배터리 동박 공장 건설에 착수했습니다.

전기차 시장이 급성장함에 따라 글로벌 기업들은 배터리 공급망을 완성하기 위해 앞다투어 북미에 진출하고 있습니다. GM, 혼다, 현대자동차 등 글로벌 완성차 업체와 배터리 셀 제조업체들이 독자적으로 또는 합작을 통해 북미 시장에 진출하고 있습니다.

올해 미국 전기차 시장의 성장률은 다른 어느 곳보다 높을 것으로 예상됩니다. S&P 글로벌 모빌리티의 2024년 글로벌 판매량 전망에 따르면 2024년 배터리 전기차(BEV)는 전 세계적으로 1,330만 대가 판매될 것으로 예상되며, 미국 내 점유율은 지난해보다 66.4% 증가한 13.2%로 세계 시장 평균 BEV 점유율 성장률(39.5%)을 훨씬 상회할 것으로 전망됩니다.

이에 따라 배터리 소재인 동박의 수요가 2030년까지 크게 증가할 것으로 전망됩니다. 배터리 시장조사기관 SNE리서치에 따르면 2 차전지용 동박 수요는 올해 49만 톤, 2030년에는 207만 톤으로 연평균 27%씩 증가할 것으로 전망됩니다. 시장 규모는 2021년 26.1억 달러에서 2025년 74.7억 달러로 확대될 것으로 예상됩니다.

전기차 배터리 소재 제조업체들은 북미 시장에서 입지를 구축하기 위해 경쟁하고 있습니다. VES는 2022년 캐나다 자회사인 Volta Energy Solutions Canada (VESC)를 설립하고 2024년 공장 건설을 시작해 2025년 연간 25,000톤의 생산 능력을 갖춘 공장 가동을 목표로 하고 있습니다.

VES의 전기차 배터리용 동박 기술은 유럽 자회사인 Circuit Foil Luxembourg (CFL)에서 시작되었습니다. 1960년 룩셈부르크에서 설립된 CFL은 60년 이상의 역사를 자랑하는 동박 제조업체입니다. 동박 기술력은 전 세계적으로 인정받아 AI 반도체용 PCB, 통신 장비, 자율주행 센서 등 첨단 IT 산업에서 널리 사용되고 있습니다.

두께가 2~3 마이크로미터에 불과한 초박형 동박은 전 세계에서 CFL과 일본 미쓰이 두 회사만이 제조할 수 있어 CFL의 독보적인 기술력을 입증하고 있습니다. 탄탄한 기술력과 제조 전문성을 바탕으로 1996년 세계 최초로 배터리용 동박을 개발하여 캐나다와 미국, 룩셈부르크에 다수의 특허를 출원했습니다. 2020년에는 유럽 유일의 배터리 동박 제조업체인 헝가리 공장에서 배터리 동박 대량 생산에 성공했습니다.

이러한 원천 기술력과 제품력을 인정받아 VES는 현재 미국과 유럽의 다양한 글로벌 기업에 배터리 동박을 공급하고 있습니다.

 

■ Ascend Elements, 2030년까지 양극재 생산 시 탄소배출 90% 감소 계획

 

미국 매사추세츠 주에 본사를 둔 Ascend Elements는 지속 가능한 폐쇄루프 배터리 소재 솔루션을 제공하는 회사입니다. EV배터리의 재활용부터 배터리 전구체 (pCAM), 양극 활물질의 생산까지 배터리 소재를 생산하고 있습니다. Ascend Elements은 Hydro-to-Cathode라는 직접 전구체 합성 기술을 이용해 기존 방법보다 더 효율적으로 폐리튬이온전지에서 새로운 양극활물질을 생산하고 탄소배출량을 낮추고 있습니다.

Hydro-to-Cathode 방법은 현재도 기존의 방법보다 탄소 배출량을 49% 줄일 수 있는데 이를 2030년까지 90%까지 줄일 계획입니다.

이를 위해 Ascend Elements는 재활용 시설과 양극재 제조 시설 모두 100% 재생에너지를 사용하고 자재 운송을 위해 철도를 사용할 계획입니다.

2030년 Hydro-to-Cathode 방식으로 1만 톤의  양극재를 생산하게 되면  1년 동안 내연기관차량 83,500대를 없애는 것과 같은 효과를 낼 것으로 예상됩니다.  

 

배터리 제조

■ PEM, Nanoloy와 협력하여 플라스마 코팅 기술 개발

 

독일 아헨 공대의 E-모빌리티 부품 생산 엔지니어링 학과와 여기에서 분사한 PEM Motion은 혁신적인 배터리용 전극 및 생산기술을 개발하기 위해 Nanoloy와 파트너십을 체결했습니다. PEM은 이 협력을 통해 독성 용매와 바인더를 사용하지 않는 극판 제조 방식을 개발하게 됩니다.

Nanoloy는 플라스마 코팅을 이용해 극판을 제작하는 기술을 가진 회사로 네덜란드에 본사를 두고 있는 스타트업입니다.

Nanoloy는 2024년 2분기까지 PEM의 전기 모빌리티 연구소에 플라스마 코팅 설비를 설치할 예정이며 아헨 공대의 연구팀은 전극 개발과 시스템 기술을 기가팩토리 수준으로 확장하는 작업을 지원할 예정입니다.

Nanoloy의 새로운 플라즈마 프린터는 최근 실리콘 함량이 50%인 고성능 음극판을 생산했습니다. 이를 이용하는 PEM의 파일럿 라인은 차세대 배터리인 전고체 배터리뿐 아니라 기존 리튬 이온 배터리의 최적화를 가능하게 합니다.

PEM의 Achim Kampker 교수는 향후 3년간 생산되는 배터리의 공동 목표는 서비스 수명을 33%, 에너지 밀도를 50% 늘리는 동시에 안전성을 개선하고 생산 비용을 40% 절감하는 것이라고 밝혔습니다.

이러한 목표를 달성하기 위해 PEM은 Nanoloy와 최대 3,000 사이클, 에너지 밀도 450Wh/kg의 셀을 $70/kWh의 생산비용으로 배터리를 생산하는 기술을 개발할 예정입니다.

Nanoloy에 따르면 2028년까지 EU에 10 GWh생산 공장을 설립할 계획이라고 합니다.

아래표는 다양한 극판 코팅 방법의 특성을 정리한 것입니다.

Nanoloy의 플라스마 프린팅의 경우 기존의 바인더와 용매를 사용하는 극판 제조 방법과 같이 생산 비용은 낮고 생산속도는 동등이상이며 접착력은 높습니다. 설비는 기존 코팅방법보다 복잡하기는 하지만 바인더와 용매를 사용하지 않기 때문에 설치 공간을 덜 차지하며 환경친화적입니다.

 

극판 코팅 방법 비교

Items	Binder based	ALD  (Atomic layer deposition)	PCVD (Plasma CVD)	Plasma printing
Status	Current market leader	Emerging Competitor	Emerging Competitor	Emerging Competitor (Nanoloy)
Nature of the Bond	Adhesive (easy to delaminate)	Chemical bond (very strong adhesion)	Chemical bond (very strong adhesion)	Mechanical (Superior)
Production Throughput	30 to 50 m/min	<1 m/min	1 to 5 m/min	30 to 60 m/min
Cost of Production	Low	Very High	High	Low
Corrosion Resistance	Industry Standard	Improved	Improved	High Industry Standard
Level of Equipment Complexity	Low	High	High	Medium
Environmental Impact	Toxic solvents, forever chemical type binders	Greater Carbon Footprint, but no solvents or binders	Greater Carbon Footprint, but no solvents or binders	No Solvents No Binders Non-toxic

 

■ LionVolt, 3D프린팅으로 전고체 전지 생산 위해 스코틀랜드 생산라인 인수

 

네덜란드 아인트호벤에 본사를 둔 LionVolt는 차세대 배터리인 전고체 배터리를 구현할 수 있는 3D 전극 아키텍처를 개발하고 있습니다. Lionvolt는 R&D단계에서 시제작 단계로 넘어가기 위해 작년 말 네덜란드 아인트 호벤에 있는 브레인포트 산업 캠퍼스(BIC: Brainport Industries Campus)를 임대하다고 발표한데 이어 이번에는 스코틀랜드 서소 (Thurso)에 있는 AMTE Power의 배터리 셀 생산 라인을 인수했습니다.

LionVolt는 이번 AMTE Power의 생산라인 인수로 AMTE Power가 수년간 쌓아온 배터리 셀 제조 노하우를 구축하여 자사의 3D배터리 기술의 시장 출시기간을 단축시킬 수 있을 것이라고 밝혔습니다.

LionVolt의 배터리는 아래 그림과 같이 수십억 개의 핀모양으로 구성됩니다. 이러한 층은 SALD (Spatial Atomic Layer Deposition: 공간 원자층 증착)라는 방법으로 만들어집니다. 이는 수 나노미터의 매우 얇은 층을 표면에 코팅하는 방법입니다. 이 방법으로 만들게 되면 이온이 짧은 거리를 이동하면 되므로 기존의 배터리보다 충방전 속도가 훨씬 빠르게 됩니다.

LionVolt는 초반에는 주로 3C제품들에 자사의 제품을 적용할 계획이며 장기적으로는 전기차에 적용할 계획입니다.

 

LionVolt의 SALD방식으로 만드는 LionVolt의 배터리 구조

 

■ Monolith AI, About:Energy와 배터리 개발가속 위한 파트너십 체결

 

영국의 EV 기술 스타트업인 Monolith AI와 About:Energy는 AI 기반 배터리 모델링을 통해 배터리 개발 프로세스를 12~18개월까지 단축할 수 있는 AI모델을 개발하기 위해 협력하기로 했습니다.

Monolith AI는 세계 유수의 엔지니어링 팀에 인공지능(AI) 소프트웨어를 제공하는 회사로 자사의 Monolith 플랫폼과 About:Energy의 배터리 데이터를 사용하여 AI 모델을 개발하기 위해 협력하고 있습니다. 수많은 배터리로부터 데이터를 수집하여 사전 학습될 이 모델은 배터리 성능 저하 및 배터리 이상발생 시 Thermal propagation이 되는 문제에 대한 보다 정확하고 가치 있는 예측을 가능하게 하여 배터리 개발 시 테스트 횟수를 줄이고 테스트 비용을 절감하며 배터리 성능과 안전성을 개선할 수 있다고 합니다.

■ 4NIB 컨소시엄, 4V 나트륨이온전지 개발 프로젝트 진행 중

 

독일의 ZSW는 태양광과 재생에너지 및 배터리, 연료 전지 기술등을 연구하는 연구소로 헬름홀츠 (Helmholtz) 연구소, 율리히 (Jülich) 연구센터, 알버트 루드비히 (Albert Ludwigs) 대학과 함께 공동으로 4NIB (4-volt sodium-ion battery)라는 프로젝트를 통해서 4V대의 나트륨 이온 배터리를 개발할 계획입니다.

4V 나트륨 이온 배터리 개발 프로젝트는 성능뿐 아니라 가격 환경 친화성까지 고려한 나트륨 이온 배터리를 실현하는 것입니다. 이를 위해 양극, 음극 및 전해질을 개발하고 최적화하는 것에 초점을 맞추고 있습니다. 이 프로젝트의 주요 목표는 200Wh/kg의 에너지 밀도를 갖는 나트륨 이온 배터리를 개발하는 것입니다.

양극으로는 4 볼트의 고전압 양극을 개발하는 데 중점을 두고 있습니다. 시뮬레이션을 통해 에너지를 최대화할 수 있는 전이금속의 최적 구성을 연구하고 있으며 음극으로는 독일에 풍부한 유기폐기물로 제조된 하드카본을 고려하고 있습니다.

 전해질은 전도성과 안전성을 높이기 위해 이온성 액체를 첨가할 수 있는 비수성 액체가 될 것입니다. 또한 배터리의 에너지를 최대화하기 위해 이러한 배터리를 사전 충전(Pre-sodizing)하는 연구도 진행 중입니다.

 

■ Lyten, 리튬-황배터리 상용화 가속 위해 DOE보조금 확보

 

미국 캘리포니아 산호세에 위치한 Lyten은 3D그래핀을 개발하는 회사로 2015년 설립되었습니다. 이 회사는 온실가스를 포집하여 고체 탄소와 수소가스로 변환합니다. 수소가스는 청정연료로 재사용하고 탄소는 3D그래핀을 제조합니다. Lyten은 3D그래핀 제조 시 원자 수준에서 조작하여 다른 원소와 결합할 수 있어 열 및 전기적 특성을 최적화하거나 다공성을 원하는 수준으로 맞춤화하여 강도와 강성을 개선하고 무게를 줄일 수 있습니다.

 

Lyten의 Li-S배터리 구조

Lyten은 3D그래핀을 황과 결합하여 복합 양극을 만들어 리튬-황배터리를 개발하고 있습니다.

2023년 6월에 첫 번째 리튬-황 배터리 제조를 위한 파일롯 생산라인을 가동하여 원통형과 파우치 셀을 생산할 수 있는 반자동 라인을 가동 중입니다.

 

미국에너지부(DOE) 에너지 효율 및 재생 에너지/차량 기술 사무소는 EV배터리의 해외 공급망 위험을 완화하고 전기차의 주행거리를 늘릴 수 있는 리튬-황 배터리 기술을 대상으로 보조금을 수여하고 있으며 Lyten은 400만 달러의 보조금을 받았습니다.

리튬-황배터리는 기존 리튬이온보다 두 배 이상의 에너지밀도를 제공할 수 있는 잠재력이 있으며 양극과 음극에 니켈, 코발트나 흑연과 같은 재료를 사용하지 않아도 되어 미국 현지에서 재료들을 조달하여 전기차용 배터리를 생산할 수 있습니다.

일반적으로 리튬-황배터리는 높은 에너지 밀도를 가진 배터리이지만 충방전 중 생성되는 Polysulfide문제를 해결할 재료가 개발되지 않아 2030년경에나 시장에 출시될 것으로 예상했습니다.

Lyten은 자사의 3D그래핀을 이용하여 황-그래핀 복합양극을 개발함으로써 리튬-황배터리 개발 속도를 가속화하고 있습니다.

 

■ CustomCells, 배터리 셀 생산 디지털화

 

디지털 혁명의 영향으로 제품 생산 방식이 변화되고 있으며 배터리 셀의 제조 방식도 이러한 흐름을 따라가고 있습니다.

2012년 Fraunhofer 연구소에서 분사하여 설립된 CustomCells는 독일 연방 경제 및 기후 보호부(BMWK)가 지원하는 TwinTRACE프로젝트를 통해 업계 및 연구 분야의 파트너와 협력하여 배터리 셀 생산 최적화를 위한 디지털 트윈 기술을 개발하고 있습니다.

TwinTRACE프로젝트는 배터리 셀의 생산 품질을 향상시킬 뿐만 아니라 지속 가능한 미래를 만드는 데 기여하는 것을 목표로 합니다.

이 프로젝트를 위해 CustomCells는 Fraunhofer의 제조 엔지니어링 및 자동화 연구소(IPA) 및 acp systems과 협력하고 있습니다. 이 프로젝트의 핵심은 튀빙겐에 위치한 지능형 배터리 공장으로 배터리 셀 생산의 품질과 효율성을 모두 개선하기 위한 연구가 진행 중입니다.

2025년 배터리 패스포트의 도입이 시작되면 추적능력과 셀의 생태 발자국의 중요성이 점점 더 커지게 될 것입니다.

TwinTRACE프로젝트에서 개발하는 Administration Shell을 사용하면 제품이나 프로세스 자체를 변경할 필요 없이 제품 동작 또는 프로세스 성능을 시뮬레이션하고 분석하여 최적화할 수 있어 배터리 셀의 장기적인 품질 개선뿐만 아니라 폐기물 감소로도 이어질 것입니다.

  

■ StoreDot, 각형 XFC배터리 발표

 

실리콘 음극을 사용하여 전기차용 초고속 충전(XFC: Extreme Fast Charging) 배터리를 개발하는 StoreDot은 자사 최초로 각형 XFC 배터리로 상용화하겠다는 발표를 했습니다.

적측형 구조의 XFC각형 배터리는 현재 대부분의 전기차 업체들이 선택하는 폼 팩터로 파우치 배터리 대비 기계적인 강도가 강하여 안전성을 강화할 수 있고 팩 조립비용을 줄일 수 있습니다. 또한 열관리 효율이 좋아 장점이 있습니다.

기존 StoreDot의 XFC배터리는 파우치 타입이었는데 이것을 각형으로 쉽게 전환한 것은 아닙니다. 파우치에서 각형 셀로 전환하고 실리콘 기반 화학 물질과 각형 패키징의 XFC 기능을 통합하는 과정에서 몇 가지 엔지니어링 과제와 제조 복잡성이 발생했다고 합니다. 특히 고전류를 사용해야 하는 XFC배터리의 특성상 실리콘의 팽창을 관리하는 문제를 해결할 필요가 있었고 StoreDot은 이 문제를 해결하기 위해 적층 두께와 전류 및 압력에 대한 개선을 통해 해결했다고 합니다.

StoreDot은 각형 XFC폼팩터로 최대 170Ah의 셀 용량과 700Wh/L 이상의 체적 에너지 밀도를 달성하기 위해 계속해서 설계를 최적화할 계획입니다.

 

■ AReLiS-3, 리튬-황 배터리 연구 강화를 위한 연합 프로젝트

 

독일 뮌스터(Münster) 대학교 MEET (Münster Electrochemical Energy Technology) 배터리 연구센터의 연구팀이 리튬-황 배터리 연구를 위한 국제 공동 프로젝트 'AReLiS-3'를 시작했습니다. 이 프로젝트의 목표는 황 기반 배터리 시스템을 위한 새로운 셀 설계, 재료, 전극 코팅 및 전해질을 개발, 조사 및 최적화하는 것입니다. 이러한 혁신은 배터리 셀의 급속한 노화를 줄이고 기술 및 산업 혁신을 위한 기반을 마련할 수 있을 것으로 기대됩니다.

이전 프로젝트인 AReLiS-1,2에서는 리튬황전지의 가장 큰 문제인 폴리설파이드 (Polysulfide)의 용해로 인한 수명열화 문제를 해결하기 위해 액체, 고체, 하이브리드 전해질에서 황의 반응을 연구했습니다. 연구결과 고체 및 하이브리드 전해질이 폴리설파이드의 이동을 줄이고 활성물질의 활용도를 높이는 방법임이 확인되었고 연구팀은 리튬-황 배터리를 위한 새로운 재료와 새로운 분석 방법을 개발했습니다.

AReLiS-3에서는 이러한 결과를 바탕으로 리튬-황배터리를 산업용으로 생산할 수 있도록 파우치 형태의 배터리를 제작하여 수명과 성능을 검증할 계획을 가지고 있습니다.

MEET 연구팀은 헬름홀츠 뮨스터 연구소, 드레스덴 공과대학교, 프라운호퍼 연구소등의 독일 연구소와 와세다대학교, 일본산업기술종합연구소 (AIST), 도호쿠대학교, 규슈대학교의 일본 연구자들과 협력할 예정입니다. 이 프로젝트는 2023년 11월부터 2026년 3월까지 진행됩니다.

  

자동차 OEM

■ CATL, Didi와 배터리 교체 (Swap) 서비스 합작회사 설립

 

CATL은 중국 최대 차량 호출업체인 Didi와 배터리 교환사업을 위한 합작 회사를 설립한다고 밝혔습니다.

CATL과 Didi는 대규모 배터리 교환 스테이션을 신속하게 구축하고, 배터리 교환 가능 차량을 홍보하며, 공공 에너지 보충 시장의 운영 효율성을 향상시킬 것이라고 말했습니다.

CATL은 합작회사의 이름이나 설립 시기는 언급하지 않았습니다.

CATL은 이보다 앞선 2022년 1월 18일 배터리 교환 브랜드 EVOGO를 출시하고 다양한 주행 거리 요구 사항을 만족시킬 수 있도록 전기 블록을 교체할 수 있는 Choco-SEB를 출시했었습니다. 그러나 이 서비스는 아직 대규모로 사용되지는 않고 있고 Xiamen ,  Fuzhou ,  Guiyang 및  Hefei 등의 도시에서만 운영 중입니다.

 

■ VW, 배터리 자회사 PowerCo의 IPO연기

 

VW은 전기차 수요 둔화로 사업 전망이 어두워지고, 업계가 전기차 전환이라는 어려운 현실에 직면하면서 자체 배터리를 대규모로 생산하는 것이 필요한지에 대한 내부에서 의구심을 제기하고 있다고 이 문제에 정통한 소식통이 전해왔습니다. 이에 따라 배터리 자회사인 PowerCo의  IPO를 뒤로 미루고 있다고 알려지고 있습니다.

이러한  소식에 따라 VW 우선주는 마이너스로 돌아서 1%까지 하락했고 VW주가는 지난 1년 동안 1.9% 하락했습니다.

VW은 상황이 여전히 유동적이기 때문에 시장이 개선되면 여전히 계획을 진행할 수 있다고 합니다.

이러한 보류는 변화하는 자동차 산업에서 낯선 기술을 다루어야 하는 자동차 제조업체의 운영상의 리스크를 떠올리게 합니다.  

잘 알려진 대로 VW은 자체적으로 소프트웨어를 개발하는 데 어려움을 겪으면서 자사의 여러 모델 개발에 차질을 빚었고, 결국 2022년 헤르베르트 디스 (Herbert Diess) CEO가 퇴진하는 사태에 이르렀습니다. 시장 전반적으로 VW, GM, Ford 등 자동차 제조업체들은 몇 년간 전기차 시장의 급성장을 경험한 이후 보조금 감소, 충전 인프라 부족, 높은 전기차 가격 등으로 인해 주문이 둔화되면서 전기차에 대한 야망을 접고 있습니다.

VW은 PowerCo에 대해 "자본 구조를 공개하고 시장 환경을 배경으로 우리의 옵션을 계속 평가할 의향이 있으며 전기 자동차의 증가는 예상만큼 가파르지는 않지만 PowerCo에 대한 투자자의 관심은 "여전히 높다"고 이메일을 통해 밝혔습니다.

전임 회장이었던 Diess는 2022년 Tesla를 향해 도전장을 내밀면서 200억 유로를 투자하여 PowerCo를 통해연 간 300만 대의 전기차에 공급할 전지를 생산하겠다고 했으나 이번 PowerCo에 대한 장기 자금 조달 계획을 재평가하는 것은 이러한 계획에서 한발 물러서는 것입니다.

현재 PowerCo는 에너지 가격 상승으로 많은 산업계의 투자 결정이 흐려진 상황에서  도일과 스페인 두 곳의 공장 부지에 배터리 공장 건설에 착수했으며 내년에는 독일에서, 2026년에는 스페인에서 생산이 시작될 예정입니다. 캐나다의 세 번째 공장은  초기 작업이 진행 중입니다.

PoweCo는 대부분의 VW그룹 전기차 플랫폼에 적합하도록 설계된 통합 셀을 개발하고 있는데, 이 전략이 성공할 경우 큰 이점이 될 수 있지만 가격 경쟁력이 떨어지는 경우 위험할 수도 있습니다.  

VW의 계획대로 된다면 2030년까지 PowerCo는 VW 배터리 수요의 절반을 공급하며 2만 명의 직원을 거느린 거대 기업이 될 것입니다.

블룸버그NEF는 전기차 시장이 여러 가지 엇갈린 신호를 보이고 있지만, 판매량은 계속 증가하고 있다고 밝혔습니다. 2023년은 전년대비 시장이 33% 성장했으며 2024년에는 승용 전기차 판매량이 21% 증가한 1,670만 대에 이를 것으로 예상하며, 이 중 70%가 완전 전기차가 될 것으로 전망하고 있습니다.

 

■ Chery자동차, Gotion High-tech와 전략적 협력 체결

 

중국의 배터리 제조사인 Gotion High-tech은 Chery 자동차와 전기차 배터리분야의 전략적 협력을 위한 계약을 체결했습니다.

이번 계약에 따라 Gotion High-tech는 Chery의 승용차뿐만 아니라 버스, 물류 차량, 대형 트럭을 포함한 다양한 프로젝트에 협업을 진행할 예정입니다. Chery 자동차는 Gotion High-tech의 3세대 배터리 셀과 같은 첨단 배터리 기술을 도입하여 배터리 플랫폼 표준화, 셀 일치성 및 안전성, 배터리 빅데이터 분야에서 협력을 강화할 계획입니다.

또한 양사는 ESS 및 전기 선박과 같은 새로운 분야에서도 혁신적인 비즈니스 모델을 공동으로 발굴할 계획입니다. 각자의 글로벌 시장 강점을 활용해 해외 신에너지 자동차 시장도 공동으로 확대할 계획입니다. 또한, 브랜드 평판과 시장 가시성을 높이기 위해 환경, 사회, 지배구조(ESG) 이니셔티브와 탄소 감축을 위한 협력도 강화할 예정입니다.

Gotion High-tech와 Chery 자동차는 2012년 협업을 시작한 이래 2022년에는 Chery의 차량 13만 대에 배터리를 공급하며 전년 대비 220% 이상의 괄목할 만한 성장을 기록하며 협력을 강화해 왔습니다.

Chery는 최근 몇 년 동안 신에너지 차량 전략에 박차를 가하고 있으며 해외 사업은 지난해 약 93만 7,000대의 차량을 수출하여 전년 대비 101.1%의 높은 증가율을 기록하고 있습니다.

 

■ Nissan, 2026년부터 LFP배터리 생산

 

닛산은 전기 자동차(EV)의 가격을 낮추고 시장 점유율을 높이기 위해 LFP 배터리를 생산하는 것으로 배터리 전략을 바꾸고 있습니다. 

닛산은 2026년 LFP배터리를 적용하여 신흥 시장을 공략하는 것을 목표로 하여 전기차 시장에서 가격 경쟁력을 확보할 계획입니다.

닛산은 일본 연구 개발 시설에서 LFP배터리의 개발을 진행하고 있으며  요코하마 공장과 같은 시설에서 일본 국내에서 조립할 수도 있지만, 배터리 회사와의 파트너십을 맺는 방안이나 구매하는 방법도 모색하고 있습니다.

닛산은 LFP를 채용하여 현재 LFP 시장을 주도하고 있는 중국 자동차 업체, 특히 BYD와의 경쟁을 강화할 계획입니다.

 

■ Tesla, CATL의 장비로 미국 배터리 공장 설립 예정

 

Tesla가 세계 최대 전기차 배터리 제조업체인 중국 CATL 장비를 사들여 네바다주에 소규모 배터리 생산 공장을 세울 계획이라고 블룸버그통신이 익명의 소식통들을 인용해 보도했습니다.

Tesla는 CATL로부터 유휴 장비를 구입, 네바다주 스파크 (Sparks) 시에 소규모 공장을 세울 예정이며 Tesla가 공장을 전면 관리하고, 비용을 100% 부담하며 CATL 측은 장비 설치를 돕는 것 외에 관여하지 않을 예정이라고 합니다.

이 공장에서는 대용량 ESS장비인 Mega Pack을 생산하게 됩니다.

소식통에 따르면 대용량 ESS장비인 메가 팩 (MegaPack)을 생산할 예정인 이 공장은 미국 내 LFP 셀 공급망을 구축하기 위한 광범위한 노력의 일환이라고 합니다. 또한 Tesla의 이런 움직임은 미국 의회와 바이든 행정부가 배터리 생산을 포함한 여러 분야에서 중국과의 기술 협력에 대한 조사를 강화되는 가운데 나온 것으로 Tesla는 CATL의 개입을 최소화하여 미국 기업이 중국 파트너십에 의존한다는 비판을 피할 수 있도록 할 것으로 보입니다.

Tesla는 이와 더불어 올해 캘리포니아주 Lathrop에 있는 기존 배터리 공장의 생산 능력을 두 배로 늘릴 계획이라고 밝혔습니다. 이런 계획은 Tesla의 ESS사업이 올해 전기차 사업보다 빠르게 성장할 것이라는 Elon Musk CEO의 주장을 뒷받침합니다.

Tesla의 기존 Megapack 제품은 이미 CATL 셀을 사용하고 있으며 이번 새로운 시설에서 제작되는 셀은 기존 CATL의 셀 설계를 따를 것으로 보입니다.

이번에 건설하게 되는 공장의 생산량은 10 GWh 정도로 제한적이지만 프로젝트가 원활하게 진행되고 공급망이 구축되면 확장될 것이라고 관계자는 말했습니다. 이 시설이 생산을 시작하게 되면 Lathrop의 공장과 더불어 Tesla 배터리 생산량의 약 20%를 차지할 수 있을 것으로 보입니다.

 

 

재활용

■ Redwood Materials, 35억 달러 규모의 South Carolina 배터리 재활용 공장 착공

 

Tesla와 파나소닉의 파트너인 Redwood Materials는 미국 South Carolina에 35억 달러 규모의 배터리 재활용 공장을 착공했으며, 이 공장은 네바다 공장에 이은 이 회사의 두 번째 공장이 될 예정입니다.

이 공장은 네바다 공장과 마찬가지로 100% 전기로 운영되며 공정에 화석 연료를 전혀 사용하지 않을 것입니다.

레드우드 머티리얼즈는 재활용 배터리 재료를 사용하여 전기 자동차(EV) 배터리에 사용되는 제품을 재제조하는 순환형 배터리 경제를 만드는 데 주력하고 있습니다. 작년에 이 회사는 재활용 사업에 대한 1년간의 업데이트를 제공하면서 수명이 다한 EV 배터리 팩에서 약 95%의 금속 재료를 재활용할 수 있다고 지적했습니다.

Redwood Materials는 재활용 배터리 소재를 사용해 전기자동차(EV) 배터리에 사용되는 제품을 재제조하는 순환형 배터리 경제를 만드는 데 주력하고 있습니다. 작년에 이 회사는 수명이 다한 EV 배터리 팩에서 약 95%의 금속 재료를 재활용할 수 있다고 밝혔습니다.

올 2월 초에는 네바다에 연간 100만 대 이상의 전기차를 생산할 수 있는 양극재 공장을 건설하고 있다고 밝혔습니다.

Redwood Materials는 기가팩토리 네바다에서 Tesla 및 파나소닉과의 긴밀한 협력을 하는 것 외에도 도요타, VW, 볼보, 포드 등과도 파트너십을 맺고 있습니다.

 

■ Ecopro, Cirba Solutions과 배터리 재활용 관련 협약 체결

 

배터리 양극재 제조사인 한국의 Ecopro는 북미 내 리튬이온 배터리 재활용 사업 협력을 위해 미국 배터리 재활용 업체 서바 솔루션즈(Cirba Solutions)와 업무협약(MOU)을 체결했습니다. 두 회사는 최근 Cirba Solutions가 위치한 미국 사우스캐롤라이나주에서 이 같은 내용의 MOU를 맺고 미국의 인플레이션감축법(IRA) 대응 및 글로벌 전기차 배터리 공급망 확대에 힘을 합치기로 했다.

Cirba Solutions는 스크랩 및 폐배터리에서 니켈 등 주요 광물을 추출하는 기업으로 일본 종합상사 마루베니로부터 5000만 달러 투자를 유치하며 기술력과 경쟁력을 인정받았습니다.

Ecopro는 이번 리튬이온 배터리 재활용 사업 MOU를 통해 글로벌 공급망 확대에 나설 방침입니다.

Ecopro는 Cirba Solutions가 가진 미국 현지 네트워크를 기반으로 경쟁력 있는 폐배터리 등의 스크랩을 확보하고, 이를 통해 생산한  블랙매스를 선제적으로 확보하여 현지에서 리사이클 협력을 구축할 계획입니다.

 

 

출처: https://batteriesnews.com/