(산업분석) [이차전지] 3가지 마법의 가루(첨가제)_하이투자증권 정원석/원민석 Ep.3

 

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리포트 링크 : www.hi-ib.com/research/bussiness_indust/re00_list.jsp?bid=R_E09

하이투자증권

# 해당리포트는 '20/7/8에 발간되었습니다. 

# 아직 모르는 부분이 많아, 오류 또한 있을 수 있는 점, 유의 부탁드립니다. 

# 본 글에서 제공하는 투자정보는 투자에 대한 조언입니다.

# 리포트 관련 Ep.1) 정리 링크 : martinomin.tistory.com/151?category=954018

(산업분석) [이차전지] 3가지 마법의 가루(첨가제)_하이투자증권 정원석/원민석 Ep.1

# 리포트 관련 Ep.2) 정리 링크 : martinomin.tistory.com/158

(산업분석) [이차전지] 3가지 마법의 가루(첨가제)_하이투자증권 정원석/원민석 Ep.2

[3] 배터리 성능을 향상시키는 3가지 마법의 가루 

1-1. 실리콘 음극활물질 적용 확대될 전망 

*실리콘 음극활물질 효과 -> 1) 에너지 밀도 향상, 2) 충전시간 단축 

 - 리튬배터리에서 양극활물질을 다양하게 변화, 기술적으로 거의 완성됨, 하지만 양극재에서 높은 에너지를 생성하더라도, 이를 저장하는 음극재가 균형있게 받혀주지 못하면, 효용성이 떨어짐

 - 더 큰 불만사항은, 주행거리가 아닌 오랜 충전시간

 - 향후, 충전시간을 단축시킨다면 인프라가 잘 갖춰진 도심지역 내에서는 전기차 시대가 더 빨리 시작될 수도 있음 

-> 배터리 업체들이 음극재 관련 기술 개발에 적극적일 수 밖에 없는 이유!

 - 음극화 물질은 오랜 시간 동안 흑연을 사용 -> 충전과정에서, 리튬이온이 들어간 흑연이 부피가 미세하게 팽창 -> 계속된 반복으로 구조 변화가 일어나고 -> 배터리 수명 감소 -> 배터리 수명에 있어서, 음극재가 중요한 역할

- 실리콘은 기존 흑연보다 훨씬 효율적이나, 2가지 문제점을 보유

1-2. 실리콘 음극활물질 적용시 해결해야할 2가지 기술적 과제 

 - 1) 구조적 안정성 : 충전시 흑연이 10~20% 부피가 커진다면, 실리콘은 4~5배가 커짐

 - 2) 음극재와 전해질, 전극 사이의 계면 상태변화가 발생해 효율이 빠르게 감소하게 된다는 점

=> 이러한 문제를 해결하기 위해, 현재는 실리콘 음극활물질을 기존 흑연소재와 소량 혼합하거나, 복합체를 형성하여 흑연 단독 사용시 대비 약간 높은 에너지용량을 구현하는 현실적 방법 사용중

-> 탄소계 소재로 CNT를 사용하여, 실리콘-CNT 복합소재 제조시, CNT가 실리콘 부피팽창의 완충작용을 하여, 전극 수명 성능을 향상시킨다는 연구결과 있음

1-3. 실리콘 음극활물질의 팽창문제를 잡자 

 - 현행 업계에서 실리콘 음극활물질 생산 기술방식은 크게 3가지로, 1) 나노미터 크기 실리콘을 실리콘 산화물로 감싸는 방법 : 장점- 충방전 수명이 길다, 단점-초기 효율과 충방전 속도가 늦다, 제고 공정비용 상승, 도입업체로는 국내는 대주전자재료(078660)

 - 대주전자재료 : 방전 용량과 초기 효율 및 용량 유지율을 개선시킨 실리콘 음극 복합산화물을 유일하게 상용화해, 지난해부터 LG화학에 공급 중 <-> LG화학은 실리콘 음극재 적용시, 부피 팽창을 막기 위해 CNT 도전재를 혼합해 사용 -> 포르쉐에 납품 (미국 Enevate에도 투자 중)

 - 2) 나노미터 크기의 실리콘 입자 표면을 탄소계 물질로 코팅하거나 배합하는 방식 -> 실리콘-탄소 복합체 -> 구조가 안정적인 흑연에 에너지 밀도 특성이 우수한 실리콘을 매우 작은 나노미터 크기로 넣어주는 셈 : 단점- 실리콘의 부피팽창을 막는 힘이 다른 방식보다 약해, 실리콘이 많이 들어가지 못해 용량 유지 능력에 약점, 도입업체로는 국내에서는 삼성SDI-삼성종기원이 특허 보유, 한솔케미칼(014680)이 실리콘음극활물질을 상용화시킴 (미국 스타업 업체 Sila Nanotechnologies - ATL, 삼성, 다임러 등 지분투자 - '23년 상용화 목표) 

 - 3) 나노미터 크기 실리콘을 합금과 급냉시켜 합금이 실리콘을 감싸게 하는 방식 - 실리콘 알로이 : 단점- 에너지를 보관하는 능력이 떨어짐, 배터리 업계에서는 앞선 1), 2) 방식에 집중 

2-1. CNT 도전재의 핵심은 분산 기술

*양극재용 CNT 도전재 효과 -> 1) 에너지 밀도 향상 

 - 도전재는 양극, 음극 내 전자 이동을 촉진시키는 역할 

 - 양극재용 CNT 도전재 : 장점- 기존 도전재에 비해 전자 이동도가 높아, 적은 양으로도 동일 성능 구현 가능 -> 에너지 밀도가 향상 -> CNT 도전재를 양극재에 적용할 경우, 기존 도전재인 카본블랙 대비 사용량 1/5 절감 -> NCM, NCA 같은 양극활물질을 더 넣어 에너지 밀도 향상 가능 

 - 리튬 배터리 양극재용 CNT 도전재를 상용화시킨 업체로는 전세계적으로 LG화학과 나노신소재(121600) 2개 업체 -> LG화학은 CNT생산 설비를 3배 가량 증설, '21년 1,700톤 생산케파 확보 전망 -> 수요 급증할 것

2-2. 음극재용 CNT 도전재 -> 실리콘 음극재 팽창을 잡는 보완재

*음극재용 CNT 도전재 효과 -> 1) 실리콘 음극활물질 팽창 보완, 2) 충전시간 단축

- CNT도전재를 음극재에 사용하면 더 많은 활성사이트(Active site)를 제공해 에너지 용량을 높이고, 전기 전도도가 높은 CNT가 배터리 효율과 성능을 향상시켜주는 것으로 알려짐 -> 음극재 실리콘을 첨가해 사용하는 방향을 개발을 추진하면서 CNT 도전재가 실리콘 음극재의 팽창을 잡아주는 보완재로서 중요성 부각

- 음극재에 CNT 도전재를 사용할 때 양극재용과는 다소 차이가 있음 -> 기술적 어려움 -> 현재, 음극재용 CNT 도전재를 양산해 전기차용 배터리에 상용화한 업체는 아직까지 나노신소재(121600)이 유일 -> 나노신소재는 배터리용 CNT도전재 수요에 대응하기 위해 점진적으로 생산 케파 확장 중(19년 2,500톤 -> 20년 6,500톤)

3. 배터리 수명 및 안정성, 신규 전해질과 전해액 첨가제로 보완 

*전해질 효과 -> 1) 배터리 수명 향상, 2) 충방전 효율 개선, 3) 저온 방전 억제

 - 분리막은 1) 이차전지 내 두 전극을 물리적으로 분리시켜서 안정성을 확보하고, 2) 전해액을 통해 이온이 두 전극 사이로 이동할 수 있는 통로 제공 

 - 최근 배터리 수명/안정성 향상 및 충방전 효율 개선 등 경쟁력 강화를 위해, 신규 전해질 및 첨가제를 추가하는 방안 고려 중 

 - 소형 IT용 전해질 + 기타 전해질을 합성해 = 전기차용 전해질 -> 기존 소형 IT용 전해질 대비 1) 배터리 수명, 2) 충방전 효율, 3) 과충전 방지 능력, 4) 저온에서의 방전 억제율을 큰 폭으로 개선 -> 천보(278280) 관련

[4] 전세계 주요 배터리 업체들의 기술 방향 

1. LG화학

 - 전기차 배터리 점유율 1위 업체로, '19년말 중대형 배터리 생산능력은 70GWh -> '20년말까지 100GWh 증가할 것으로 전망 -> '21년에는 120GWh 달성 목표 

 - 중국 중심의 '소형 원통형 배터리' 생산능력도 '19년말 25GWh 였으나, '20년말 27GWh까지 증가할 것 -> 테슬라 공급

 - '21년 NCM712, '22년 NCMA 양산 목표 

 - 양극재 내재화율은 25%~35%로, 외부 조달은 엘엔에프(066970), 포스코케미칼(003670) 등을 통해 조달

 - 음극재 중 흑연은 포스코케미칼(003670), 동박은 SK넥셀리스, 일진머트리얼즈(020150), 분리막은 Toray 등, 전해엑은 엔켐, Ube, 솔브레인(357780) 통해 조달 중 

2. SK이노베이션

 - 배터리 사업부문에 대한 공격적인 확대 전략 진행 중 -> 중대형 배터리 생산능력은 '19년말 5GWh, '20년말 20GWh -> '25년 100GWh 목표 (125GWh로 최근 상향) 

 - 분리막은 자회사인 SK IET를 통해 조달 

 - 양극재는 에코프로비엠(247540), 음극재 흑연은 포스코 케미칼(003670), 동박은 Sk넥셀리스, 전해액은 엔켐, 솔브레인(357780) 통해 조달 

3. 삼성 SDI 

 - 가동률 안정화를 통한 수익성 중심의 사업 운영으로, 중대형 배터리 생산능력은 '19년말 23GWh에서 '21년말 38GWh로 확대될 전망 (최근 중국 텐진공장의 원통형 배터리 케파 확대 발표 - www.mk.co.kr/news/business/view/2021/03/226053/)

[단독] 삼성SDI, 中배터리 공장 대규모 증설

  - 양극재는 에코프로비엠(247540), 실리콘 복합체 한솔케미칼(014680) 조달 

  - 배터리 내부 소재(양극재, 전해질, 분리막, 음극재) 생산 공정을 기존 Winding 방식에서 쌓아올리는 Stacking 방식으로 변경 적용 -> Stacking은 LG화학 방식 -> Winding 방식은 조립 과정이 간편해 생산 효율이 높지만, 각형에서는 배터리 내부 모서리 공간을 100% 활용하기 어렵다 -> Stacking 방식은 이러한 단점을 해결 가능 

4. CATL

 - 중국내 1위 배터리 업체이자, 국내 업체들을 위협하는 요인 

 - CATL의 중대형 배터리 생산 능력은 '19년 약 35GWh에서 '25년 160~200GWh로 5배 확대 예정

 - 독일에 2.4조원을 투입해 100GWh 생산 공장 건설 시작 (폭스바겐과의 큰그림?) 

 - 테슬라에 '20년말 하반기부터, LFP  배터리 제공(에너지 밀도 160~190Wh/kg 수준 -> '21년 200Wh/kg 목표 + CTP 기술 활용 에너지밀도 극대화 추구)

[5] 전세계 전기차 배터리 및 첨가제 시장 전망 

1. 2025년 전세계 전기차 배터리 시장 885GWh까지 확대될 전망

 - 글로벌 전기차 배터리 시장규모가 '20년 120GWh -> '25년 885GWh로 확대 ('20~'25년 CAGR 49.1%) 

 - 추정치는 '20년 250만대 -> '25년 1,210만대로 증가할 전기차 판매량 예측치 기준

 1) 국가별 전기차 보급 Roadmap, 2) 국가별 전기차 구매 인센티브, 3) 주요 완성차 OEM 별 전기차 관련 전망 기준 

2. 향후 첨가제 시장 예상보다 큰 폭으로 성장 

 - [비테슬라 시장 기준] 실리콘 음극재 시장은 '20년 약 133억원 -> '25년 5.5조원(CAGR 233%), CNT도전재 시장은 '20년 71억원 -> '25년 2.2조원(CAGR 216%) 성장 전망 

 - 아직까지 시장이 성숙기에 접어들지 않았고, 완성차 OEM 업체들의 진입 등을 고려했을 때 첨가제 시장은 예상보다 크게 성장할 가능성도 충분히 존재

3. 투자 전략 - 향후 가파르게 성장할 주요 첨가제 생산 업체에 주목

 - 배터리 특성을 개선시키 기 위한 배터리 제조사들의 노력이 -> 양극재 / 음극재 / 전해액에 투입되는 첨가제에 대한 수요 증가 및 시장확대로 이어질 것으로 전망 

 - 국내기업 중 1) 에코프로비엠(247540) - 양극활물질, 2) 나노신소재(121600), 3) 대주전자재료(078660) - 실리콘 음극활물질, 4) 한솔케미칼(014680) - 실리콘 음극활물질 양산 준비중, 5) 천보(278280) - 전해질 및 전해액 첨가제 수혜 전망

 - 주요 완성차 업체들이 배터리 업체들에게 성능개선을 요구하는 사항은 1) 주행거리 향상, 2) 충전 시간 단축, 3) 저온 성능 개선, 4) 수명 증가 -> 양극재/음극재/전해액 첨가제를 통해 배터리 성능 개선 가능

 - 양극재는 High-Nickel이 대세 -> 에너지 밀도를 높이기 위해 -> 에코프로비엠, 엘엔에프, 포스코케미칼

 - 음극재에 실리콘활 물질과 CNT 도전재를 섞어 적용하는 방향으로 기술개발 중 -> CNT 양극재 LG화학, 나노신소재, CNT 음극재 나노신소재 단독

출처 - 아이투자 기사 중 발췌

주) 이하 개별기업들에 대해 분석이 들어간 내용들은 생략할까 합니다. 2/7에 처음 읽기 시작한 보고서를.. 거진 한달 반만에 완독했는데, 내용이 문돌이인 저에게는 이해하기 너무나 힘들어서, 진도가 잘 안나갔네요. 용어도 헷갈리고, 내용도 헷갈리고, 소재 관련 기업들이 워낙 많아서, 기업들도 헷갈리고.. 

 다만, 이렇게 한번 기초를 잡아주고, 계속적으로 공부하다가 보면 머리 속에 들어오지 않을까 합니다. 리포트를 계속 읽다보니, 저 개인적으로는 하나의 기업에 관심이 크게 가네요! 개별종목 분석이 가능할 것인지 잘 모르겠습니다만, 노력해봐야죠! 

 어제 저녁에 봤던 동영상의, 'VIP자산운용 최준철 대표님의 말처럼, 굳이 LG화학/SK이노베이션/삼성SDI를 투자해도 되지만, 저평가된 공급사를 발굴해서 투자를 하는 것도 좋은 방법'이라는 말이 딱 떠오릅니다. (관련글 : martinomin.tistory.com/173) 기초공부(?)를 마쳤으니, 그동안 쌓아뒀던 2차전지 관련 동영상들을 또 정주행할 시간이네요.... 근데 반도체도 공부해야하는데 흑흑흑...

(요약) 우리는 어른스럽게 주식투자를 하고 있는가? 개미투자자들을 위한 동기부여 f. VIP자산운

 

# 아직 모르는 부분이 많아, 오류 또한 있을 수 있는 점, 유의 부탁드립니다. 

# 본 글에서 제공하는 투자정보는 투자에 대한 조언입니다.