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차세대 배터리 개발 방향과 전망 (KB금융지주 경영연구소)

1) 차세대 배터리의 핵심 ①원가 절감 ②에너지 밀도 향상 ③안전성 향상
- 현재 대세 리튬이온배터리의 가장 큰 과제 : ① 원가절감 ② 에너지 밀도 (주행거리) 향상 +충전 시간 단축 & 화제 폭발 위험 경감도 중요.
- 현실적으로, ①, ② 동시 추구하기 어려워 하나에 중점을 두고 연구개발 진행 중 (한국 VS 중국)
- '원가 절감' 측면에서는 리튬, 코발트, 니켈 등 고가의 금속 비중 낮추거나, 저렴한 소재로 대체하는 방향 (리튬 대신 저렴함 나트륨, 칼슘 등 시도) 단, 이 경우 에너지 밀도 저하 불가피
- '에너지 밀도 향상' 측면에서는 소재 변경 (망간, 알루미늄 등 사용), 배합 조정 및 배터리 구조 변화 (파우치형, 원통형, 각형 등)를 통해 배터리 단위 부피 또는 질량을 줄이는 방향으로 추진.
- 화학적 특성상 고가 핵심 광물인 리튬의 역할 오랜 기간 지속될 전망.
- 현실적으로 리튬 대체는 오랜 기간 불가능할 것으로 전망.

2) 차세대 배터리 예시

① '원가 절감' 측면 : 나트륨 이온 배터리
② '에너지 밀도 향상' 측면 : 전고체 배터리, 리튬황 배터리, 금속공기 배터리 등
→ 나트륨 이온 등 저밀도, 저가 배터리 분야 : 중국 업체들이 적극적으로 진행
→ 전고체 & 리튬황 등 고밀도 배터리 분야 : 한국과 일본 업체들이 주로 중점을 두고 연구개발 진행.

중국의 배터리 산업 현황 및 국내 배터리사 발전 현황

1) 글로벌 시장에서의 중국 배터리의 추격 동향

- 한국과 일본 업체들의 주된 영역인 고밀도·고가의 삼원계(NCM, NCA) 배터리 vs 중국 업체들의 주된 영역인 저밀도·저가의 리튬인산철(LFP) 배터리로 나누어짐.
- 중국 업체들의 경우 가성비를 무기로 중국 외 시장 진출을 모색 중이며, 삼원계 배터리는 에너지 밀도가 높은 대신 희귀 금속이 포함되어 원가가 높음.
- 삼원계 배터리는 니켈 함유량이 많을수록 에너지 밀도가 높다는 점에 초점을 맞추어 니켈 함유량을 높이는 방향으로 기술 진보 진행
- 중국 배터리 제조업체 중 글로벌 시장에서 영향력이 있는 기업은 CATL, BYD(비야디) 등 상위 일부에 불과하며 많은 업체들이 중국 내에서 자연 도태될 전망
→ 상위 업체 위주로 재편될 것으로 전망. (국내의 경우 3사 위주 재편 완료)

- LFP 배터리 기술 진보 및 유럽 내 전기차 보조금 감소로 테슬라, 포드, 폭스바겐 등도 LFP 배터리 탑재한 전기차를 출시. 선진국에서도 가성비 구매가 늘어나고 국내 업체들도 채택 비율이 증가할 전망.
→ 중국 업체들의 배터리 기술 진보 관련 홍보성 발표는 과거 사례를 보면 과장된 경우가 많아 추후 검증 필요.

2) 국내 배터리 업계 동향 및 전망

- 배터리 시장 전체 성장을 통한 이점 > 중국의 추격 우려. 하지만, 전체 시장이 커지며 나트륨 이온, LFP, 삼원계 배터리 시장 세분화되며 동반 성장 전망
- 국내 완성차 업체의 경우 향후 중저가 전기차 모델 탑재 확대 계획
- 국내 배터리 업체 : 새로운 배터리 활용 중저가·보급형 시장을 대상 본격적인 대응 계획
→ 2025년부터 LFP, 리튬망간인산철, 미드니켈-망간리치(니켈↓ 망간↑), 코발트프리 등 순차적으로 선보이며 점차 확대되고 있는 중저가 및 보급형 시장에 세분화된 배터리 타입으로 본격 대응할 계획
- 배터리 진화는 ① 원가절감 ② 에너지밀도 두 축으로 진행. 일부에서 너무 원가절감 측면과 중국의 추격 우려가 강조되고 있는 것으로 보임. 향후 자동차 외에 다양한 모빌리티와 로봇 등으로 배터리 수요가 확장될 것이고 높은 에너지밀도 향상은 필연적인 진화 방향이기도 하다는 것을 간과해서는 안됨.
→ 에너지밀도가 높아지게 되면, 적은 양으로도 높은 주행거리를 나타낸다는 의미이기에 자연스럽게 가성비가 좋아짐. 특히, LFP 배터리 가성비 대응한 하이망간 배터리는 LFP와 비교해 에너지 밀도는 높으면서 가격도 저렴한 배터리. (니켈 가격의 1/10 수준인 망간을 60%까지 탑재하여 가성비 극대화 배터리)

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