전원 배터리 상황이 변화하고 있습니다. 인산철리튬이 어떻게 게임에서 승리할 수 있을까요?

오랫동안 인산철리튬전지(LFP)와 삼원리튬전지(NCM, 양극재는 니켈·코발트·망간)의 ‘적’들이 치열한 싸움을 벌여왔다. 이전에는 인산철리튬 배터리가 수년 동안 중국에서 지배적인 전력 배터리였으나 최근 몇 년 동안 3원계 리튬 배터리가 따라잡았고 2018년에는 처음으로 3원계 리튬 배터리가 추월했으며 그 격차는 해마다 확대됐다. 2020년 상반기에는 3원계 리튬 배터리가 최고조에 달해 전원 배터리 시장의 70% 이상을 차지했다.

하지만 시장은 예측할 수 없습니다. 거의 3년 만에 인산철리튬 배터리의 출력이 2021년 5월 처음으로 3원계 리튬 배터리의 출력을 넘어섰습니다. 업계 관계자들의 전망에 따르면 6월에는 인산철리튬 배터리 탑재량이 3원계 리튬 배터리 탑재량을 넘어 파워 배터리 시장 1위를 탈환할 것으로 예상된다.

인산철리튬 배터리가 반격하는 이유

인산철리튬 배터리는 가격 우위와 향상된 에너지 밀도, 배터리 수명을 바탕으로 재기하고 있다.

최근 중국 자동차 전력 배터리 산업 혁신 연합의 데이터에 따르면 2021년 5월 중국의 전력 배터리 생산량은 총 13.8GWh로 전년 대비 165.8% 증가했습니다. 이 중 인산철리튬 배터리의 5월 생산량은 8.8GWh로 전체 생산량의 63.6%를 차지해 전년 대비 317.3%, 전월 대비 41.6% 증가했다. 리튬3원전지의 비중은 5.0GWh로 전체 생산량의 36.2%를 차지해 전년 동기 대비 62.9% 증가, 전월 대비 25.4% 감소했다. 올해 5월 급증세로 인해 인산철리튬 배터리 생산량은 2018년 이후 처음으로 삼원리튬 배터리 생산량을 넘어섰다. 올해 1~5월 누적 생산량은 29.9GWh로 전체 생산량의 50.3%를 차지했다. 같은 기간 리튬3원전지 누적 생산량은 29.5GWh로 전체 생산량의 49.6%를 차지했다.

차량 탑재량 측면에서 인산철리튬 배터리는 일시적으로 삼원리튬 배터리에 비해 열세다. 5월 인산철리튬 배터리 탑재량은 전년 동기 대비 458.6% 증가한 4.5GWh, 삼원계 배터리 탑재량은 5.2GWh로 95.3% 증가했다. 올해 첫 5개월 동안 우리나라의 전력 배터리 설치 용량은 41.4GWh로 전년 대비 223.9% 증가했습니다. 이 중 3원계 리튬전지 누적 설치량은 24.2GWh로 전년 대비 151.7% 증가해 전체 설치량의 58.5%를 차지했다. 인산철리튬 배터리 누적 설치량은 17.1GWh로, 전년 대비 456.6% 증가해 전체 설치량의 41.3%를 차지했다. 그러나 현재 생산 및 차량 탑재에 있어 인산철리튬 배터리의 성장률은 3원계 리튬 배터리의 성장 속도를 훨씬 능가한다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 이대로라면 6월 인산철리튬 배터리 탑재량이 3원계 리튬 배터리 탑재량을 넘어설 수도 있다.

OEM 업체들이 속속 '마음을 바꾸었습니다'. 승용차협회의 데이터에 따르면 올해 1월부터 5월까지 우리나라에서 판매된 상위 5대 신에너지 모델은 Wuling Hongguang MINI EV, Tesla Model 3, Tesla Model Y, BYD Han EV 및 GAC Aion S였습니다. 이 5개 모델 중 Wuling Hongguang MINI EV와 BYD Han EV는 모두 인산철리튬 배터리를 사용합니다. Tesla Model 3의 기본 버전과 GAC Aion S의 일부 버전도 인산철리튬 배터리를 사용합니다. 이는 이전까지 신에너지 승용차 업체들이 삼원리튬전지로 몰려들던 상황과 다른 점이다.

올해 1월부터 5월까지 테슬라, BMW, 우링훙광 등 여러 자동차 회사에 배터리를 공급하는 CATL은 차량 탑재량 20.3GWh로 압도적으로 앞서며 우리나라 전력 1위를 차지했다. 배터리 탑재 차량량 순위에서는 BYD와 LG화학이 각각 5.9GWh, 3.9GWh로 2위와 3위를 차지했다. 이 중 CATL과 BYD는 인산철리튬과 삼원리튬을 사용해 두 발로 걷는 반면, LG는 기본적으로 삼원리튬을 사용한다. 지난해 상반기에는 LG화학이 CATL을 제치고 테슬라의 삼원계 리튬배터리 공급업체가 되면서 글로벌 파워배터리 출하량 1위를 차지했다. 하지만 올해부터 상황이 달라져 CATL이 LG화학을 추월했다.

CATL은 지난해 하반기부터 테슬라에 인산철리튬 배터리 공급을 시작했는데, 이는 테슬라의 지속적인 원가 절감과 모델 가격 인하 요구에 어느 정도 부합한다. 인산철리튬 배터리 기술이 향상되고 원가 우위가 더욱 부각되면서 Xpeng, Nezha, Leapao 등 신차 제조사에서는 점차 일부 모델에 인산철리튬 배터리를 채용하고 있습니다.

코발트뿐만 아니라 다른 리튬이온 배터리 원료 가격도 지난해 4분기부터 크게 올랐다. 일례로 탄산리튬 가격은 거의 두 배나 뛰었다. 수산화리튬도 약 50% 증가했다. 또한, 6불화인산리튬과 일부 용매 및 첨가제의 가격도 상승하여 리튬이온 배터리의 두 가지 주요 원자재인 양극재 및 전해질의 가격이 다양한 수준으로 상승했습니다. 최근 아이비경제연구소는 배터리별 양극재 사용량을 기준으로 인산철리튬 양극재 증가에 따른 영향을 계산한 결과, 인산철리튬 양극재 증가 영향을 3.77%로 계산했다. 삼원계 리튬 배터리의 주류 삼원계 양극재 상대적으로 높으며 영향 비율이 10%를 초과합니다. Wu Hui는 "우리는 3원계 배터리의 재료 민감도가 약 30%이고 인산철리튬 배터리의 재료 민감도가 약 14%인 것으로 계산했습니다."라고 말했습니다.

아이비경제연구소가 모니터링한 자료에 따르면 2017년 인산철리튬 배터리 가격은 1,750~1,955위안/KWh인 반면, 삼원계 리튬 배터리 가격은 1,650~1,850위안/KWh로 나타났다. . 최근 몇 년 동안 기술 발전과 규모 확대로 인해 두 제품 모두 가격이 급격히 하락했습니다. 2020년 인산철리튬 배터리 가격은 531~639위안/KWh, 삼원계 리튬 배터리 가격은 682~789위안/KWh이다. 현재 전력 배터리의 전체 가격은 530~700위안/KWh로 비교적 안정적입니다. 주된 이유는 전력 배터리 제조업체가 OEM에 대한 발언권이 약하기 때문입니다. 향후 가격 조정을 배제합니다. 동력배터리는 전체 차량 원가의 약 40%를 차지하는데, 동력배터리 가격이 오르면 보조금 감소로 OEM 업체에 대한 부담도 커질 전망이다.

우휘는 코발트 가격이 오르지 않더라도 인산철리튬이 삼원계 리튬 배터리에 비해 비용 우위에 있다고 말했다. OEM에서는 배터리 비용에 점점 더 많은 관심을 기울이고 있습니다.

미래의 왕은 누가 될 것인가

현재 전력 배터리의 시장 점유율은 기본적으로 인산철리튬과 삼원리튬이라는 두 가지 주요 기술 경로를 갖춘 배터리가 지배하고 있습니다. 다른 경로의 전원 배터리는 다음과 같습니다. 스파크.

그러나 리튬인산철전지와 삼원계 리튬전지는 각각 단점이 있다. 삼원계 리튬 배터리는 에너지 밀도가 높고 전력 특성이 우수하지만 안전성이 떨어집니다. 인산철리튬은 성능이 안정적이고 안전성이 좋으며 희소금속을 사용하지 않고 가격도 저렴하지만 에너지 밀도가 낮고 저온에 대한 내성이 상대적으로 열악합니다. 최근에는 테슬라, NIO, BYD 등 삼원계 배터리를 탑재한 전기차 업체에서 자연발화가 발생했다. 현대차는 LG화학이 삼원계 배터리를 공급한 모델에서 화재가 발생해 올해 2월 대규모 리콜에 돌입했다. 리튬인산철 배터리를 탑재한 테슬라 모델3, BYD Han 등 모델은 겨울철 북부 도시에서 배터리 수명이 줄어든다는 비판을 받아왔다.

파워 배터리 기술은 더욱 획기적인 발전이 필요하며, 소재, 기술, 디자인 등의 측면에서도 노력이 계속되어야 합니다. 미래에는 어떤 기술 루트가 승리하게 될까요?

CATL과 BYD의 전원 배터리를 합치면 국내 전원 배터리 전체 설치 용량의 절반 이상을 차지한다. CATL은 Fujian, Jiangsu, Qinghai, Sichuan, Guangdong 및 독일에 전력 배터리 생산 기지를 보유하고 있습니다. BYD는 충칭, 선전, 시안, 칭하이, 창사, 구이양의 배터리 생산 공장 외에도 브라질에도 인산철리튬 배터리 공장을 보유하고 있다. 2021년 1분기 기준 CATL의 국내 5대 생산기지 계획 생산능력은 226GWh, BYD의 계획 생산능력은 약 110GWh이다. 인산철리튬과 삼원리튬의 두 다리를 걷고 있는 CATL과 BYD가 다음으로 저울을 기울일 것인가? 이 두 배터리 거대 기업은 국내는 물론 해외 배터리 경로 동향에서도 확실한 발언권을 갖고 있습니다.

BYD 왕추안푸 회장은 인산철리튬 배터리를 선택했다. 이번 달 개최된 2021 충칭 모터쇼에서 Wang Chuanfu는 연설에서 자동차 산업이 중요한 변화의 시기에 있으며 변화에는 시장의 문제점을 해결할 수 있는 혁신적인 기술이 필요하다고 말했습니다. 블레이드 배터리는 소비자가 가장 우려하는 안전 문제를 해결합니다. BYD는 블레이드 배터리에 의존하여 단독으로 전원 배터리 제품 구조를 뒤집고 인산철리튬을 매우 어려운 상황에서 업계의 올바른 방향으로 되돌렸습니다. 그는 배터리 기술은 제품 안전성과 사회적 자원의 경제성을 고려해야 한다고 강조했다. 안전이 뒷받침되지 않으면 신에너지자동차의 포괄적인 대중화는 불가능합니다.

동시에, 동력 배터리에 니켈, 코발트 등 희소 금속을 다량 사용할 경우 원자재 공급이 안정되지 않거나 향후 모든 연료 자동차가 신 에너지 자동차로 대체되면 공급 간의 모순이 발생합니다. 그리고 원자재 수요도 불가피할 것이다.

BYD는 인산철리튬의 에너지밀도 단점을 극복하기 위해 지난해 출시한 배터리팩의 에너지밀도는 앞으로 140Wh/kg으로 돌파할 예정이다. 소재 자체와 셀 레벨의 디자인을 토대로 추가적인 개선을 하면 2025년에는 180Wh/kg 이상을 달성할 것으로 예상된다.

3원 리튬과 인산철리튬의 두 가지 기술 경로 비율에 관해 CATL 회장 Zeng Yuqun은 최근 상하이 자오퉁 대학교의 '미래를 향한 대화 - 새로운 에너지와 새로운 에너지'에서 연설을 했습니다. 스마트카 창업 동문' '하이엔드대화'에서도 가까운 미래에 인산철리튬에 대해 낙관적이라고 언급했다. 인산철리튬 배터리의 성장 속도는 상대적으로 저렴하기 때문에 매우 빠를 것이다. 그는 충전 파일이 점점 더 많아지면 소비자의 주행 거리 불안이 완화될 것이며, 전기 자동차의 주행 범위는 그렇게 길 필요가 없을 것이라고 말했습니다. 따라서 인산철리튬의 비율은 점차 증가하고 삼원리튬의 비율은 증가할 것입니다. 줄어들겠지만 일부 고급 자동차에는 여전히 긴 배터리 수명이 필요하므로 고에너지 밀도 삼원계 리튬 시장은 여전히 ​​존재합니다. 삼원계 리튬 배터리 소재의 공급망은 큰 변화를 겪게 될 것입니다.

그러나 Wu Hui는 인산철리튬 배터리가 단기적으로는 비용 이점이 있지만 항상 에너지 밀도 및 기타 측면에서 한계가 있으며 200Wh/kg에 도달하기가 매우 어렵다고 믿습니다. . 3원 리튬은 300Wh/kg을 초과할 수 있으며 안전성도 지속적으로 향상될 수 있습니다. 또한 향후 가격 절감 공간도 인산철리튬 배터리보다 클 수 있습니다. Ivey 경제연구소의 계산에 따르면 2021년 1KWh 인산철리튬 배터리와 삼원계 리튬 배터리의 평균 가격은 각각 600위안과 700위안, 2030년에는 두 제품의 가격이 각각 320위안과 300위안이 될 것으로 예상된다. 그는 장기적으로 3원계 리튬 배터리에 대해 여전히 낙관적입니다.

현재 업계에서는 전고체 배터리 연구개발 붐이 점차 나타나고 있다. 하지만 Zeng Yuqun의 판단에 따르면, 3~5년 이내에 자동차에 사용할 수 있는 배터리 중 전고체 배터리는 하나도 없을 것입니다. 반고체전지나 전고체전지 등 배터리가 기술, 비용 등의 혁신을 이루려면 시간이 좀 걸리겠지만, 앞으로는 반고체전지나 전고체전지가 주류가 될 수도 있다고 보는 사람들도 있다. . 동력전지 분야는 점점 다양해지고 전쟁은 치열해지고 있다. 미래의 왕은 누가 될 것인가? 변수가 많습니다. Zeng Yuqun은 미래가 반드시 삼원 리튬이나 인산철 리튬이 아닐 수도 있다고 언급했습니다. 닝더 시대에는 몇 가지 새로운 것이 있지만 아직 외부 세계에 이야기하는 것은 쉽지 않습니다.