<2024> 차세대 전지용 리튬메탈 음극재 기술개발 현황 및 시장 전망
21세기 들어 심각해지는 기후 변화와 환경 규제 및 다양한 규제를 통해 환경 보전과 지속 가능한 사회를 이룩하고자 하는 제반 활동을 활발히 하는 가운데 재생 가능 및 청정 에너지 기술 개발 필요성이 강하게 대두되고 있다. 이차전지 산업은 친환경 에너지를 대표하는 산업으로, 운송수단이 내연기관에서 전기 자동차로 탈바꿈하면서 다양한 종류의 리튬이온 전지에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
1990년대 리튬 이온 배터리 상용화 이후 지난 수십 년 동안
상업용 전자 제품과 전기차에 전력을 공급하는데 큰 성공을 거두었다. 그러나 기존 흑연 음극을 사용한
리튬 이온 전지는 음극의 낮은 이론 용량(~372 mAh/g)과 부피 용량(~735 mAh/cm3)으로 리튬 이온 전지가 달성하는 에너지 밀도의 향상을 제한한다. 리튬 이차전지의 증가하는 수요량을 충족시키기 위해서는 기존의 리튬 이온 전지를 넘어선 새로운 배터리 기술이
필요하다.
리튬 메탈은 이론상 용량(~3860 mAh/g)이 매우 높고
가장 낮은 전기화학적 전위(-3.04 V vs. 수소 기준 전극) 뿐만
아니라 가장 낮은 밀도(0.53g/cm3)를 갖는다. 이러한
특성으로 인해 리튬 메탈 음극은 높은 단위 무게 및 단위 부피당 용량과 출력을 낼 수 있는 가장 유망한 소재로 평가된다.
이외에도 음극에 리튬이 없는 기재를 사용하거나 극소량의 리튬만을 적용하는 무음극(Anode-less/Anode-free) 기술 역시 활발히 연구가 이루어지고 있다. 음극재는 배터리 충전 속도와 수명에 영향을 주므로 이를 없애거나 줄이면 그만큼 배터리의 에너지 밀도가 높아지며
수명이 길어지는 장점이 있다.
본 보고서는 향후 유망한 음극재로 손꼽히는 리튬메탈 및 무음극 기술을 중심으로 한 최신 동향을 다루었다. 또한 한·중·일 및 북미와 유럽 등 50여개에 달하는 리튬메탈 관련 업체와
연구기관의 기술 및 개발 현황에 대해 살펴보았다. 마지막으로 시장 부분은 향후 펼쳐질 차세대 전지 시장을 배경으로 하여 xEV 등
어플리케이션에 적용되는 상황을 고려하여 2030년까지의 리튬메탈 음극재 시장의 수요와 그 규모를 전망하였다.
*본 보고서의 Strong Point
①
Li metal 제조 기술 및 issue 총망라
②
Li metal anode 및 Anodeless 전반적인
연구개발 동향 파악
③ Li metal anode 관련 주요 Player별 기술 동향 및 전략
- Contents -
1. 서론
1.1 리튬이온 이차전지 요구 특성
1.2 리튬이온 이차전지 개발 동향
2. 음극재
기술 및 개발 현황
2.1 리튬이온 이차전지 음극재 개요
2.2 리튬이온 이차전지 음극재 개발 동향
2.2.1 차세대 음극재 개발 방향(Li-metal anode)
2.2.2 차세대 음극재 개발 방향(anodeless)
3. 리튬메탈
제조 기술 및 공급현황
3.1 리튬 생산 및 공급현황
3.1.1
Global Li reserves
3.1.2
Global Li production
3.1.3 Li
resources : Mineral
3.1.4 Li
resources : Ores
3.1.5 Li
resources : Brines
3.1.6 Li 소재 공급구조
3.1.7 Li 수요 전망
3.2 Li metal 제조 기술
3.2.1 Li 소재 기술
3.2.2 Li 박형화 기술
3.3 Li metal 제조 issue
3.3.1 Li 박형화 공정 한계
3.3.2 고비용 구조
4. Li metal anode 연구개발 동향 및 주요 issue
4.1 Li metal
anode 개발 역사
4.1.1 개발 역사 개요
4.1.2 Li
metal battery(LMB) 역사
4.1.3 Li
metal battery(LMB) 최초 개발
4.1.4 Li
ion battery(LIB) 개발 및 시장지배
4.1.5 Li
metal battery(LMB) 필요성 대두
4.2 Li metal
anode issue
4.2.1 Li
dendritic growth
4.2.2
SEI Layer issue
4.3 Li metal anode 연구개발 동향
4.3.1 인위적인 표면 보호막 (Artificial SEI)
4.3.2 신구조체 설계 (New structure design).
4.3.3 전해질 변경 (Electrolyte modification)
4.3.4 무음극 설계 (Anodeless design)
5. Li metal anode 업체별 개발 현황
5.1 개요
5.2 아시아 업체
5.2.1 삼성SDI
5.2.2
LGES
5.2.3 SK
on
5.2.4
CATL
5.2.5
EVE
5.2.6
Prologium
5.2.7
Qingtao Energy
5.2.8
Welion
5.2.9 현대자동차
5.2.10
POSCO
5.2.11 니바코퍼레이션
5.2.12
Ulvac Inc
5.2.13
Santoku
5.2.14
Honjo metal
5.2.15
Wuxi Sunenergy Lithium Industrial
5.2.16
China Energy Lithium
5.2.17
Ganfeng Lithium
5.2.18
Tianqi Lithium
5.2.19
Montavista
5.2.20
Shenzen Inx Technology
5.2.21
BTR
5.2.22
Softbank 차세대 전지 Lab
5.2.23 산업기술총합연구소(AIST)
5.2.24 물질재료연구기구(NIMS)-ALCA SPRING
5.3 유럽 업체
5.3.1
Blue Solutions
5.3.2
Volkswagen
5.3.3
Mercedes-Benz
5.3.4
SIDRABE
5.3.5
IMEC
5.4 북미 업체
5.4.1
SES
5.4.2
QuantumScape
5.4.3
Solid Power
5.4.4
Factorial Energy
5.4.5
Soelect
5.4.6
TeraWatt
5.4.7
Hydro Quebec
5.4.8
Brightvolt
5.4.9 Sion Power
5.4.10 SEEO
5.4.11
Cuberg
5.4.12
Enpower Greentech
5.4.13
PolyPlus
5.4.14
Sepion Technologies Inc
5.4.15
Ion Storage Systems
5.4.16
Sakuu
5.4.17
GM
5.4.18
Ford
5.4.19
Li Metal Corp
5.4.20
Ionic Materials
5.4.21
Albemarle
5.4.22
SQM
5.4.23
Livent Corp
5.4.24
Pure Lithium Corp
5.5 주요 업체 요약
6. Li metal anode 시장 전망
6.1 Li metal anode 시장전망 개요
6.1.1 Li metal anode 전지 종류 및 원가 구성
6.1.2
Li metal anode 적용
Roadmap
6.1.3 Li metal anode 전지 상업화 시나리오
6.2 Li metal anode 시장전망
6.2.1
Li metal anode 수요 전망
6.2.2
Li metal anode 가격 전망
6.2.3
Li metal anode 가격 전망 근거
6.2.4
Li metal Battery (SLMB) 시장규모
전망
6.2.5
Li metal Battery (SLMB) 사용
비중 전망
6.2.6 Li metal Battery (SLMB) Application별 전망