최근 가장 핫한 산업 아이템을 찾는다면 단연 배터리 즉 이차전지 산업이 아닐까 생각해본다.
오늘은 이차전지 산업이 밸류체인과 기본 상식을 포스팅해본다.
1. 이차전지 산업 밸류체인
이차전지 밸류 체인(Value Chain)은 이차전지 산업에서 생산부터 배출까지의 모든 활동들을 포함한 전체 과정을 의미한다.. 이를테면 원자재 공급, 제조, 유통, 소비, 재활용 등을 포함한다.
원자재 공급 단계에서는 리튬, 코발트, 니켈 등의 원료가 생산되어 공급되며, 제조 단계에서는 이러한 원료들을 이용하여 전지 셀(cell)이 생산된다. 이후에는 유통 단계에서 이들 전지 셀들이 제품으로 조립되고, 소비자에게 판매된다. 소비 단계에서는 이들 전지가 실제로 사용되며, 최종적으로 배출되어 재활용이나 폐기 처리가 이루어진다.
이차전지 밸류 체인에서는 이러한 각 단계별로 생산 비용, 생산 공정, 환경 영향 등이 상이하게 작용하며, 이를 최적화하여 산업 생태계 전반의 효율성을 높이는 것이 목표이다. 이를 위해서는 원자재 공급의 안정성, 생산 기술의 개발과 혁신, 유통 네트워크의 확대와 개선, 소비자 요구에 대한 대응, 폐기물 처리 및 재활용 기술 등에 대한 집중 연구 중이다.
이차전지 밸류 체인을 효율적으로 구성하고 최적화하는 것은 지속 가능한 이차전지 산업의 성장과 발전에 중요한 역할을 할 것이다.
2. 이차전지 주요 원료에 대한 이해
이차전지의 핵심 원자재로는 리튬, 코발트, 니켈, 알루미늄 등이 있다.
리튬은 이차전지에서 가장 중요한 원소로, 전지에서 전하를 운반하는 역할을 한다. 코발트는 리튬 이온 전지에서 양극의 재료로 사용되며, 니켈은 양극 또는 음극 재료로 사용된다. 알루미늄은 전해질(electrolyte)의 재료로 사용되는데, 이는 전기가 전자를 운반하기 위해 이온의 이동을 통해 이루어지기 때문이다.
이들 원자재는 이차전지의 구조와 성능에 매우 중요한 역할을 한다.. 특히, 코발트와 니켈의 공급 안정성과 가격 변동성은 이차전지 산업의 안정성에 직접적인 영향을 미치며, 이를 대응하기 위한 대안 소재의 연구와 개발이 이루어지고 있다.
그리고, 이차전지의 전극은 양극(anode)과 음극(cathode)으로 구성된다.
양극은 전하를 받아들이는 부분으로, 이온의 도입에 의해 금속 이온으로 전자가 방출된다. 이에 반해, 음극은 전하를 방출하는 부분으로, 금속 이온과 전자가 재결합하여 이온 상태로 전하를 방출한다.
양극 재료로는 주로 탄소 또는 활성탄이 사용되며, 음극 재료로는 코발트, 니켈, 망간 등의 금속산화물이 사용된다. 음극재의 경우, 이들 금속산화물 중에서도 리튬이온을 가장 잘 수용하는 재료가 선택되며, 현재는 리튬니켈망간산화물(LiNiMnCoO2)이 가장 많이 사용되고 있다.
양극과 음극 재료의 선택은 이차전지의 전기화학적 성능과 안정성에 매우 중요한 역할을 한다. 따라서, 새로운 양극과 음극 재료의 연구와 개발은 이차전지 산업에서 지속적으로 이루어지고 있으며, 더 나은 성능과 안정성을 가진 이차전지의 개발을 통해 보다 지속 가능한 전력 소스로서의 역할을 확대하고 있다.
[Summary in English]
A secondary battery value chain refers to the entire process including all activities from production to emission in the secondary battery industry.. Examples include the supply, manufacture, distribution, consumption, and recycling of raw materials.
In the raw material supply stage, raw materials such as lithium, cobalt, and nickel are produced and supplied, and in the manufacturing stage, a battery cell is produced using these raw materials. Thereafter, these battery cells are assembled into products and sold to consumers during the distribution stage. In the consumption stage, these cells are actually used, and are finally discharged to be recycled or discarded.
In the secondary battery value chain, production costs, production processes, and environmental effects are different for each of these stages, and the goal is to increase the efficiency of the overall industrial ecosystem by optimizing the same. To this end, we are focusing on the stability of raw material supply, development and innovation of production technology, expansion and improvement of distribution networks, response to consumer needs, and waste treatment and recycling technologies.
Configuring and optimizing the secondary battery value chain in an efficient manner will play an important role in the growth and development of the secondary battery industry.
Core raw materials of secondary batteries contain lithium, cobalt, nickel, and aluminum.
Lithium is the most important element in a secondary battery, and serves to transport charges in the battery. Cobalt is used as a cathode material in lithium ion batteries, and nickel is used as a cathode or anode material. Aluminum is used as a material for electrolytes because electricity is carried out through the movement of ions to transport electrons.
These raw materials play a very important role in the structure and performance of secondary batteries.. Particularly, the supply stability and price volatility of cobalt and nickel directly affect the stability of the secondary battery industry, and research and development of alternative materials are being conducted to cope with this.
In addition, the electrode of the secondary battery consists of an anode and a cathode.
The anode is a part that receives charges, and electrons are released into metal ions by introduction of ions. On the other hand, the cathode is a part that emits electric charges, and metal ions and electrons are recombined to release electric charges into an ionic state.
Carbon or activated carbon is mainly used as the cathode material, and metal oxides such as cobalt, nickel, and manganese are used as the anode material. In the case of the anode material, a material that accommodates lithium ions the best is selected among these metal oxides, and lithium nickel manganese oxide (LiNiMnCoO2) is currently the most widely used.
The selection of the cathode and anode materials plays a crucial role in the electrochemical performance and stability of secondary batteries. Thus, research and development of new cathode and anode materials are continuously being conducted in the secondary battery industry, and through the development of secondary batteries with better performance and stability, their role as a more sustainable power source is expanding.
One more thing!
에코프로, 포스코퓨처엠, LG에너지솔루션, CATL은 모두 이차전지 분야에서 주요한 기업으로 손꼽힌다.
에코프로(Ecopro): 전기 자동차 등에 사용되는 고성능 리튬이온 이차전지의 주요 원자재인 카본나노튜브(CNT) 및 전해질을 생산하는 기업이다. 전세계에서 가장 큰 CNT 제조 업체 중 하나이며, 이차전지 제조에 필요한 다양한 소재를 생산하고 있다.
포스코퓨처엠(POSCO Chemical): 포스코그룹의 일원으로, 이차전지 분야에서 다양한 소재를 생산하는 기업이다. 리튬이온 이차전지용 전해질, 카페니트 등을 제조하며, 전기차 및 이차전지 시장에서 급속도로 성장하고 있다.
LG에너지솔루션(LG Energy Solution): LG그룹의 일원으로, 이차전지 분야에서 국내외에서 주요 기업 중 하나이다. 리튬이온 이차전지 제조 및 개발을 주요 사업으로 하며, 전기차를 비롯한 다양한 산업 분야에서 활발히 사업을 전개하고 있다.
CATL: 중국에 본사를 둔 이차전지 생산업체로, 2019년 전기차 배터리 시장에서 세계 1위를 차지한 기업이다. 자체 생산된 리튬이온 이차전지를 전세계에 공급하며, 높은 효율과 안정성을 가진 제품을 생산하고 있다.
EcoPro, POSCO FutureM, LG Energy Solution, and CATL are all considered major secondary battery companies.
Ecopro: A company that produces carbon nanotubes (CNTs) and electrolytes, which are main raw materials for high-performance lithium-ion secondary batteries used in electric vehicles. It is one of the largest CNT manufacturers in the world and produces a variety of materials for secondary battery manufacturing.
POSCO Chemical (POSCO) is a member of the POSCO Group that produces various materials in the secondary battery field. It manufactures electrolytes and cafe knitwear for lithium-ion secondary batteries and is growing rapidly in the electric vehicle and secondary battery markets.
LG Energy Solution: A member of the LG Group, it is one of the major companies in the secondary battery field at home and abroad. Its main business is to manufacture and develop lithium-ion secondary batteries and it is actively engaged in various industries, including EVs.
CATL: China-based secondary battery producer, world No. 1 in the EV battery market in 2019. It supplies its own lithium-ion secondary batteries worldwide and produces highly efficient and stable products.