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Battery

<2024> 나트륨이온배터리(SIBs) 기술개발 동향 및 시장 전망 (~2035) 

 

2022년, 탄산리튬 가격은 최고 톤 당 60만 위안(한화 약 1억 1100만원)에 거래되었다. 전년도 평균 리튬 판매 가격이 약 11만 위안(한화 약 2천만원)이었음을 감안하면 엄청난 가격 상승이었다. 

 

이와 같이 가격 불안정성이 높은 리튬 가격의 급등은 나트륨이온배터리(Sodium-ion Batteries, SIBs)의 등장에 더욱 무게를 실어주었다. 나트륨이온배터리는 앞서 2021년, 중국의 최대 배터리 기업 CATL이 차세대 배터리로 개발과 생산을 발표했다.

 

나트륨이온배터리는 현재 리튬이온배터리(LIBs)가 주류인 이차전지 시장에서 가격 경쟁력을 무기로 상업화를 시도하고 있는 차세대 배터리다. 리튬 대신 나트륨을 원재료로 사용한 배터리로 LIB 대비 에너지 밀도는 낮지만, 전기화학적 안정성이 높고 저온에서의 용량 유지율과 충방전 성능이 높다는 특징을 가지고 있다. 

 

나트륨은 리튬과 함께 원소 주기율표 1족에 위치한 금속으로 화학적/전기화학적 특성이 유사하다. 따라서 나트륨 이차전지의 제조 공정은 리튬이온 배터리 제조로 전환이 가능하게 설계할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 이처럼 SIBs 산업 진출은 이차전지 기업들의 본원적 활동 (운영, 마케팅, 서비스) 및 지원 활동(기술개발, 인력)의 일치를 보여주며 매력적인 산업으로 성장하고 있으며 현재 중국시장을 시작으로 본격적인 시장 침투를 준비하고 있다.

 

중국은 이미 나트륨이온배터리를 이용한 이륜차와 전기차의 출시가 시작되었다. 중국의 대표 전기 오토바이 업체인 Yadi(雅迪)는 자회사 Huayu(华宇)를 설립해 2023년 말 전기 오토바이 ‘Ji Na No.1” (极钠S9)’ 모델을 출시하였고, 2024년 1월, 중국 전기차 브랜드인 JAC(江淮汽车)는 Hina Battery(中科海纳)의 32140 원통형 나트륨이온배터리를 사용한 Huaxianzi(花仙子) 전기차를 판매하기 시작하였다. 

 

  하지만 2023년 전기차 시장이 캐즘구간에 본격적으로 돌입하면서 2024년 1월 기준 톤 당 8.6만 위안까지 하락하게 되었다. 원재료 가격의 하락은 나트륨이온 배터리의 저가 경쟁력을 무의미하게 했고, 2022년 CATL에 이어 양산을 계획했던 많은 나트륨이온배터리 업체들의 고민을 가중시켰다. 

 

본 리포트에서는 원자재 가격이 저점을 찍은 2023년 배터리 시장을 기준으로 나트륨이온배터리의 현황과 전망에 대해 살펴보는 내용을 담았다.

 

먼저, 기술 파트로는 기업들의 4대 소재(양극재, 음극재, 전해질, 분리막) 개발 방향, 합성방법, 핵심 특허를 다루었고 SNE리서치의 Insight를 통해 향후 기술의 방향을 예측해보았다.

 

 시장 분석은 가장 중요한 부분인 가격에 대한 전망을 LFP와 비교하여 향후 경쟁력을 분석하였고, SNE 리서치의 핵심 데이터인 배터리 산업 전망을 침투 산업에 대입해 제품별 수요와 시장규모를 파악하였다.

 

해당 리포트를 통해 나트륨이온배터리의 최신 흐름을 살펴보고, 향후 배터리시장에서 제조사들의 제품 포지셔닝 확대에 또 하나의 레이아웃이 될 수 있는 투자가치가 있는지 확인해 볼 수 있다.

 

본 리포트의 Strong point는 다음과 같다.

 

1. Technology 

- 나트륨이온배터리의 소재 별 최신 기술 동향 및 기업 기술 트렌드

- 소재 별 합성 공정

- 소재 별 기업의 핵심 특허기술

- SNE Research의 기술 분야 insight (문제점 및 개발 방향)

 

2. Market 

- 파일럿 단계 및 양산 단계의 원가 BOM 계산

- LFP 배터리와의 가격 전망을 시나리오별로 비교한 가격 경쟁력 분석 

- 시장 침투 산업 분석 및 섹터 별 침투율 분석을 통한 수요 및 시장 규모 분석

- 나트륨이온배터리의 소재 및 배터리 공급 전망 (~2035)

- 나트륨이온배터리 관련 글로벌 33개 기업 동향 파악

 

위의 내용을 총 10개 장으로 나누어 내용을 기술하였으며, 각 항목별 대략적인 내용은 아래의 목차와 같다. (Total 201 page)

 

1   서론

  1.1 전지 발전 역사

1.1.1   이차전지의 도입

1.1.2   납축 배터리(Lead-Acid Battery)

1.1.3   니켈-수소 배터리(Ni-MH Battery)

1.1.4   니켈-카드뮴 배터리(Nickel Cadmium Battery)

1.1.5   리튬 이온 배터리(Li-ion Battery)

1.2 리튬 이온 배터리의 문제

2   나트륨이온배터리 (SIBs)

2.1 나트륨이온배터리 정의와 특징

2.1.1   SIBs의 정의

2.1.2   SIBs의 특징

2.1.3   LIBs vs SIBs 성능 특성 비교

2.2 SIBs 장점

2.3 SIBs 단점 및 한계

2.4 SIBs 제조 공정

3   나트륨이온배터리 양극재 

3.1 양극재 특징

3.1.1   양극재 연구방향

3.2 양극재 종류

3.2.1   층상 산화물 (Layered Oxides)

3.2.2   폴리음이온 화합물 (Polyanion compounds)

3.2.3   프러시안블루 (Prussian blue analogues, PBAs)

3.2.4   프러시안화이트 (Prussian White, PW)

3.3 양극재 합성 방법  

  3.3.1   Layered Oxides

    고상법, Solid-state

    졸겔법, Sol-gel

    Water-in-oil type emulsion-drying method

3.3.2   Polyanion compounds

    고상법, Solid-state

    졸겔법, Sol-gel

    열수합성, Hydrothermal synthesis

    유기산 용해법, Organic acid dissolution

    기계화학적 합성, Mechanochemical synthesis

  3.3.3   프러시안블루 (Prussian blue analogues, PBAs)

    공침법, Co-precipitation

    전착, Electrodeposition method

3.4 양극재 소재별 핵심 특허

3.5 양극재 최신 트랜드 동향

3.5.1   Layered Oxides

3.5.2   Polyanion compounds

3.5.3   프러시안블루 (Prussian blue analogues, PBAs)

 

4   나트륨이온배터리 음극재  

4.1 음극재 특징

4.2 음극재 종류

4.2.1   Intercalation type

4.2.2   Organic compounds

4.2.3   Conversion reaction type

4.2.4   Alloying type

4.2.5   Conversion-Alloying type

4.3 음극재 합성 방법

4.3.1   Intercalation type

     Hard Carbon

     참고. Hard Carbon 원재료 종류

     Soft Carbon_ Hina Battery

     Soft Carbon_ Sinopec

     Ti –based Oxides_ Hydrothermal

     Ti –based Oxides_ Solvothermal

     Ti –based Oxides_ Solid-state

4.3.2   Conversion reaction type

     Phosphides_ Mechanical Milling

     Sulfides_ Hydrothermal

     Metal Selenides_ Hydrothermal

     Metal Selenides_ Gas-phase salinization

4.3.3   Alloying type

     Replacement

4.3.4   Conversion-Alloying type

     Selenides_ Solvothermal

     Selenides_ Chemical reaction

     Sulfides_ Solvothermal

     Sulfides_ Solid-state

4.4 음극재 소재별 핵심 특허

4.5 음극재 최신 트랜드 동향

4.5.1   Intercalation type

4.5.2   Organic compound

4.5.3   Conversion reaction

4.5.4   Alloying materials

4.5.5   Conversion-Alloying materials

5   나트륨이온배터리 전해질 

5.1 전해질 특징

5.1.1   전해질 역할

5.1.2   전해질 주요 평가 요소

5.2 전해질 종류

5.2.1   Organic Electrolytes

5.2.2   Ionic Liquids Electrolytes

5.2.3   Aqueous Electrolytes

5.2.4   Inorganic Solid Electrolyte

5.2.5   Gel Polymer Electrolyte

5.2.6   Hybrid Electrolyte

5.3 전해질 합성 방법

5.3.1   액체전해질 합성 방법

5.3.2   고체전해질 합성 방법

5.4 전해질 용매

5.5 전해질 소재별 핵심 특허

5.6 전해질 최신 트랜드 동향

5.6.1   Ionic Liquids Electrolytes

5.6.2   Inorganic Solid Electrolyte

5.6.3   Gel Polymer Electrolyte

6   나트륨이온배터리 분리막

6.1 분리막 특징

6.2 분리막 종류

6.2.1    Polyolefin Composite Separators

6.2.2    Nonwoven Separators

6.3 분리막 합성 방법

6.3.1    Polyolefin Composite Separators

6.3.2    Nonwoven Separators

6.4 분리막 소재별 핵심 특허

6.5 분리막 최신 트랜드 동향

7   SNE insight_ Technology

7.1 SIBs 소재별 문제점

7.1.1   양극 소재 문제점

     Layered oxides

     PBAs

     Polyanion Compounds

7.1.2   음극 소재 문제점

     Intercalation type

     Organic Material

     Conversion&Alloying type

7.1.3   전해질 문제점

7.1.4   분리막 문제점

7.2 SIBs 개발방향

8   나트륨이온배터리 가격 전망

8.1 SIBs 원가 분석

8.1.1   파일럿 단계의 원가 BOM

8.1.2   양산 단계의 원가 BOM

8.2 SIBs 가격 전망

8.3 가격 경쟁력 분석

 

9   SIBs 시장 현황 및 전망

9.1 이차전지 시장 전망

  글로벌 이차전지 중장기 시장 전망 (용량)

9.2 SIBs 침투 산업 분석

9.2.1   전기차 수요 분석

9.2.2   전기차 침투율 분석

     보수적 시나리오

     긍정적 시나리오

9.2.3   이륜차 침투율 분석

     보수적 시나리오

     긍정적 시나리오

9.2.4   ESS 침투율 분석

     ESS 지역별 시장 전망

     보수적 시나리오

     긍정적 시나리오

9.3 SIBs 시나리오에 따른 수요 전망

9.3.1   보수적 시나리오에 따른 SIBs 수요 전망

9.3.2   보수적 시나리오에 따른 SIBs 시장 규모 전망

9.3.3   긍정적 시나리오에 따른 SIBs 수요 전망

9.3.4   긍정적 시나리오에 따른 SIBs 시장 규모 전망

9.4 산업체인 소개

9.5 산업체인_ 배터리 제조사

9.5.1   SIBs 배터리 생산능력 

9.5.2   SIBs 배터리 공급 시나리오

9.6 산업체인_ 양극재

9.6.1   SIBs 양극재 종류별 특징 및 대표 기업

9.6.2   SIBs 양극재 생산능력 전망

9.7 산업체인_ 음극재

9.7.1   SIBs 음극재 종류별 특징 및 대표 기업

9.7.2   SIBs 음극재 생산능력 전망

9.7 산업체인_ 전해질

9.7.1   SIBs 전해질 종류별 특징 및 대표 기업

9.7.2   SIBs 전해질 생산능력 전망

10   나트륨이온배터리 기업개발 현황

10.1 중국

10.1.1 CATL

10.1.2 Hina Battery, 中科海纳

10.1.3 Huayang Energy, 华阳新能源

10.1.4 ZOOLNASM, 众纳能源

10.1.5 Lifun, 立方新能源

10.1.6 Malion, 美联新材

10.1.7 ET, 英能基

10.1.8 Yadi Huayu, 雅迪华宇

10.1.9 Transimage (TIC), 传艺科技

10.1.10 VEKEN, 维科技术

10.1.11 DFD, 多氟多

10.1.12 SQ Group, 圣泉集团

10.1.13 BTR, 比特瑞

10.1.14 Great Power 鹏辉电池

10.1.15 BYD, 比亚迪

10.1.16 Weifang Energy , 为方能源

10.1.17 ZEC, 振华新材

10.1.18 Ronbay, 容百

10.1.19 Shanshan, 杉杉科技

10.1.20 NTEL, 钠能时代

10.1.21 Tuna Corporation, 德创环保

10.2 일본

10.2.1 NGK INSULATIORS

10.2.2 Kuraray

10.2.3 미쓰이 금속

10.2.4 Nippon Electric Glass

10.3 한국

10.3.1 애경케미칼

10.3.2 에너지 11

10.4 영국

Faradion

10.5 프랑스

Tiamet

10.6 스웨덴

Altris

10.7 미국

10.7.1 Natron Energy

10.7.2 Novasis

10.8 인도

Indi Energy