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Nikkei Electronics_2023.2 Hot News (p27~29)

CATL과 BYD뿐만이 아니다, 급신장하고 있는 중국 신흥 배터리 업체들
2023년 드디어 고체 배터리 출하, 항속 1,000km EV 개발도 추진

전기자동차(EV)용 축전지 시장 확대가 계속 이어지고 있다. 조사업체인 한국의 SNE Research에 따르면 2022년 1~10월의 전세계 출하량 합계는 390.4GWh. 전년 동기의 222.5GWh보다 1.75배 증가되었다. 2022년 통년(通年)으로는 500GWh에 육박하는 규모이다.

이 시장 조사에서 주목해야 할 것은 그동안 중국의 CATL(寧徳時代新能源科技)과 BYD의 그늘에 가려 눈에 띄지 않았던 몇몇 중국 기업들의 급속한 성장이다. CALB(中創新航), Gotion High-tech(國軒高科), Sunwoda Electronic(欣旺達), EVE Energy(億緯鋰能) 등 4개 사는 모두 전년 동기 대비 2배를 크게 넘는 출하량을 달성했다.

1년 후에는 이들 기업의 대다수가 전세계 출하량 탑 10 기업 중 유일하게 출하량을 거의 늘리지 못하고 있는 파나소닉을 앞지를 것으로 보인다.

-- 생산량 확대 타이밍이 좋은 결과로 --
그 중에서도 CALB는 2022년 8~11월, 월간 출하량이 4배 이상 확대되는 등 최근 급증세가 눈에 띈다. CALB의 주력 축전지는 인산철리튬(LFP)계 리튬이온2차전지(LIB). 그 이외의 특징은 잘 알 수 없지만, CALB는 2021년 가을, 배터리 생산량을 연간 100 GWh로 확대하는 것을 결정. 일부 공장들이 2022년 가을에 가동된 것이 수치에 반영된 것으로 보인다.

100GWh는 약 EV 200만 대 분량이지만, 시장은 그것을 집어 삼킬 기세로 커지고 있다. 조사회사인 싱가포르의 Canalys에 따르면, 전세계 EV 시장은 대수 베이스로 연비율 118% 증가, 즉 2배를 크게 뛰어넘는 규모로 확대되고 있다. 중국의 EV 판매량은 2022년에만 500만 대를 넘어설 전망이다. CALB는 1년 후의 순위에서 상위에 진입할 가능성이 높다.

-- 360Wh/kg 반고체 리튬이온 2차전지 양산 --
이번 시장 조사에서 출하량 8위였던 고션(Gotion)도 향후 시장점유율의 급속한 확대가 거의 확실한 기업 중 하나이다.
 

고션의 최대 주주는 독일의 폭스바겐으로, 지금까지 종종 CATL의 라이벌로 자리매김해 왔다. 하지만 출하 실적에서는 CATL에 뒤처져 있었다. 그러나 앞으로는 그 격차가 급속히 좁혀질 가능성이 높다.

왜냐하면 고션은 2022년 5월, 중량 에너지 밀도가 360Wh/kg로 높은 반고체 리튬이온2차전지를 발매했기 때문이다. 재료계는 공개되지 않았지만, 전해질에 액체 전해질과 고체 전해질의 혼합물을 이용한다고 한다. 2022년 말에 한 자동차 회사를 대상으로 샘플 출하를 시작, 2023년에는 본격적인 양산을 개시한다고 한다.

-- 대형셀에 고온에도 강해 --
고션은 2021년에 중량 에너지 밀도가 210Wh/kg로 높은 인산철리튬계 리튬이온2차전지와 중량 에너지 밀도가 306Wh/kg인 3원계 양극 리튬이온2차전지를 각각 개발하는 등, 이전부터 수준 높은 기술로 정평이 나 있었다. 또한 가까운 미래에는 인산철리튬계 리튬이온2차전지의 중량 에너지 밀도를 230Wh/kg까지 끌어올릴 계획이다.

2022년 12월에는 나트륨 이온2차전지(NIB)도 개발해 샘플 출하 중이라고 발표했다.

반고체 리튬이온2차전지의 크기는 500mm×120mm×9mm로 대형이지만, 다른 셀의 크기도 같은 정도의 대형이라는 점도 고션의 수준 높은 제조 기술을 말해주고 있다.

액체 전해질을 한계까지 줄인 것으로 보이며, 이로 인해 안전성도 높아져 섭씨 180도에서 30분이라고 하는 고온 테스트를 포함한 각종 안전성 시험을 클리어했고 다양한 굵기의 못질 시험에서도 발화되지 않았다고 한다.

고션은  2021년 가을 시점에서 2025년의 배터리 생산 계획을 연간 300GWh로 정했지만, 반고체 리튬이온2차전지 개발로 계획을 어느 정도 변경할 것으로 보인다. 최근에는 폭스바겐으로의 출하 개시 시기를 2024년 전반으로 잡았다.

2023년의 양산 출하처는 아직 공표하지 않았지만, 2021년 11월 제휴를 발표한 중국 장성자동차(Great Wall Motor, GWM)일 가능성이 높다. 복수의 출하처를 보유하고 있어 향후 비약적인 사업 확대는 거의 확실하다고 말할 수 있을 것이다.

-- 3,100명 체제로 연구개발 --
랭킹 10위의 EVE는 중국 우한(武漢)대학 및 이스라엘의 StoreDot 등과 차세대 배터리 기술 연구개발에서 제휴하고 있으며, 연구원을 포함해 “3,100명 이상의 연구개발 체제를 가지고 있다”(EVE)라고 한다.

StoreDot도 반고체 리튬이온2차전지를 개발 중이다. 그 특징은 실리콘 음극을 이용해 현시점에서 300Wh/kg이라고 하는 높은 중량 에너지 밀도를 갖추고 있다는 것. 또한 StoreDot는 ‘X분만에 100마일(약 166km) 분’을 충전할 수 있다는 높은 급속 충전 성능을 중시하고 있다고 한다.

현시점에서 'X분'은 5분. 방전 레이트에서는 약 4C 정도가 될 것으로 보이며, 이것을 2024년에 양산할 계획이다. 이후에는 중량 에너지 밀도를 더욱 높이고, 동시에 X분을 점차 단축시켜 2028년에는 400Wh/kg및 3분에 100마일, 2032년에는 500Wh/kg 및 2분에 100마일 실현을 내걸고 있다.

하지만, 충‧방전 사이클 수명에는 과제가 있는 것으로 보인다. 현시점의 개발 제품에서는 충‧방전 사이클 1,000회를 돌린 후의 용량 유지율이 80%로, 일반적인 EV에 사용하기에는 불충분하다.

배터리 교환이 가능한 EV에 사용한다면 이용할 수 있을지도 모르지만, 배터리 교환용 배터리에 급속 충전 성능은 필요 없다. 한편, 드론 등 비행체에 사용하기에는 중량 에너지 밀도가 부족해 적절한 용도를 찾기 어려운 실정이다.

-- 순위권 밖이지만 급상승 확실 --
현시점에서는 탑 10에 들지 못했지만, 향후 급상승할 것이 확실한 제조사도 있다. 중국의 칭타오능원(淸陶能源, QingTao Energy Development)이다.

이 회사는 2022년 7월, 중국에서도 1, 2위를 다투는 SAIC모터(上海汽車集團)와 '고체전지 연합실험실'을 공동으로 개설했다. 또한 2023년에는 고체전지를 SAIC 모터용으로 양산할 계획이다.

칭타오능원은 이미 2022년 봄, 연생산 10GWh 규모의 양산 공장 건설을 시작했으며, 이르면 2022년 중에 가동한다고 한다.

이 고체전지의 전해질은 산화물계와 수지의 혼합 재료로, 급속충전 성능이 4C(15분)으로 높아 전고체전지로 보인다. 2022년 봄 시점에서 셀의 중량 에너지 밀도는 368Wh/kg으로 이미 높았지만, 칭타오능원은 400Wh/kg 실현을 목표로 할 방침이다. SAIC모터는 이 배터리로 항속 1,000km의 EV를 개발할 것이라고 한다.

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