2차전지란?(2차전지 관련주)

1차전지와 2차전지의 비교

 

1차전지(Primary battery)가

한번 쓰고 버리는 것이라면

 

2차전지는

여러 번 재충전하여

사용할 수 있는 전지를 말함

 

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알칼리전지, 흑연-아연전지, 수은전지, 리튬전지 등이 1차전지의 좋은 예로

손전등, 라디오, 시계 등에서 흔히 볼 수 있음

그러나 1차전지는 재사용이 불가능하고

환경오염을 막기 위한

전지의 수거나 재활용 등에 드는 비용이 많다는 단점이 있음

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반면 2차전지는 여러 번 충방전을 할 수 있어

전지의 전기화학적 특성이 유지되는 한

얼마든지 재사용이 가능함

납(Pb)축전지,

니켈-카드뮴전지(Ni-Cd),

니켈-수소전지(Ni-MH, Nickel Metal Hydride),

리튬이온전지(Li-ion) 등이 대표적인 예임

 

 

그림출처 : https://blog.lgchem.com/

 

2차전지의 장점

 

바로 효율과 환경보호라 할 수 있음

1차 전지의 경우 한 번만 사용하고 버리기 때문에

방전 후에는 화학물질로 인해 환경오염을 일으킬 수 있다는 단점이 있음

반면, 2차 전지는 충전을 통해

500~2000번까지 반복해서 사용할 수 있어서

경제적이고 친환경적임

 

전지의 종류

전지 종류	1차 전지		2차 전지
	알카라인 전지	망간 전지	납축전지	니카드 전지	니켈수소전지	리튬이온전지
작동전압(V)	1.5	1.5	2	1.2	1.2	3.7
에너지밀도 (MJ/kg)	0.4	0.13	0.14	0.14	0.36	0.46
수명(회)	1	1	200	1,000	1,000	1,200
특징	긴 수명	저렴한 가격	경제적이지만 무거우며 중금속 유해물질 (납) 포함	메모리 현상이 심하며, 중금속 유해물질 (카드뮴)포함	니카드 전지 개량형으로 메모리 현상 이나 중금속 오염물질 없음	현재 2차 전지 시장의 대부분을 차지, 작고 가벼움
용도	연속적으로 큰 전류를 필요로 하는 헤드폰 스테레오나 카메라 플래시	트랜지스터 라디오, 회중 전등	자동차, 모터사이클, 골프카 등	고가의 휴대전자 제품 (카메라, 노트북 PC등)	노트북 PC나 전기 자동차 등	전기자동차, 휴대폰, 노트북, 디지털 카메라 등

 

 

2차전지의 구성과 원리

 

이차전지는 일반적으로 

양극과 음극, 양극과 음극의 내부접촉을 방지하는 분리막,
그리고 전해질(Electrolyte)로 구성됨

 

외부 전선을 통한 전자의 이동, 전극에서의 전기화학반응, 

전해질에서의 이온 이동은 동시다발적으로 이루어지며, 

이러한 과정을 통해 전지의 충/방전이 이루어짐

 

충전 시 전자와 이온은 양극 활물질(Active material)에서 해방되어, 

전자는 외부 회로를 통해 이온은 전해질을 통해 음극 활물질로 이동

 

- 이러한 전기화학적 변환은 양극과 음극의 전위차를 발생시키며, 

전기에너지를 화학에너지 형태로 변환하여 저장하였음을 의미

방전은 외부에너지의 추가 없이 전극물질의 자발적 화학반응을 통해 이루어지며,

충전과 반대의 과정을 통해 화학에너지가 전기에너지로 변환되어 전자기기에서 사용됨

그림출처 : https://media.dongwon.com

 

2차 전지의 핵심은 리튬

 

자료출처  :  Scientific Background on the Nobel Prize in Chemistry 2019 : LITHIUM-ION BATTERIES

 

리튬은 금속 중 가장 가벼운 알칼리 금속에 속하며,

원자 번호는 3

다시 말해 지구상에 존재하는 물질 중 세 번째로 가벼운 물질이라는 뜻임

 

최근 리튬이 미래 산업의 쌀,

또는 ‘하얀 석유’라고도 불리게 된 것은

2차전지가 미래 신성장 산업으로 떠올랐기 때문임

 

휴대전화, 노트북 등 휴대용 전자기기에 이어

전기 자동차, 로봇 산업에

필요한 2차 전지를 만들기 위해

리튬은 필수적인 소재로 주목받고 있음

 

 

대표적인 2차전지로 꼽히는

리튬이온 배터리 역시 수명이 길다는 장점이 있음

또 동일 용량의 다른 배터리보다

무게와 부피 소형화가 가능하며

카드뮴, 납, 수은 등 환경 규제 물질을 포함하지 않음

 

충전 가능 용량이 줄어드는 메모리 효과가 없고,

보통 배터리보다 높은 출력 구현이 가능하다는 이점도 있음

 

리튬은

전기차 및 에너지 저장 장치(ESS)의 필수 소재임

 

리튬 수요량은 지난 2017년 25만 톤에서

2025년까지 71만 톤으로 약 3배가량 급증할 전망

 

 2차 전지 소재 시장의 전망

 

모바일 IT기기용 소형전지, 전기차(EV) 및 대용량 전기저장장치(ESS)용 중· 
대형 전지 등 리튬이온전지에 대한 시장 수요 급증

 

2차 전지 산업은 전기자동차와 전기저장장치 ESS가 이끌고 있음

 세계 리튬이온전지 시장 수요는 2019년 기준 198GWh에서 2030년 3,392GWh로 10년간
약 17배 규모로 성장할 전망(SNE Research, 2020)

 

리튬이온전지 산업은 전기차 시장 확대에 힘입어 급성장하고 있으며, 

각 국의 이차전지 시장 주도권 확보를 위한 점유 경쟁이 과열되고 있는 상황

 

세계 자동차 시장에서 전기차 판매 점유율은 지속 성장(’13년 0.23% → ’18년 2.03%)하여 

2040년에는 57%에 이를 것으로 예상되며 이에 따라 전기차에 탑재되는

중·대형 전지 시장은 용량 기준으로 10년간(’20~30년) 15배 이상 성장할 전망(SNE Research 2020)

＊전기차 배터리 사용량(단위: GWh): 194(’20) → 3066(’30)

 

전기차 시장 점유율은 일본 Panasonic이 Tesla 독점 납품으로 점유율 1위를 차지하고 있었으나

독점 구도의 와해* 및 중국 기업의 해외 수주 경쟁에 참여로 경쟁은 과열 양상

＊LG화학이 Tesla 중국 상하이 전기차 공장에 리튬이온전지를 납품하기로 합의

 

EU는 2017년 European Battery Alliance를 출범하고

Strategic Action Plan을 발표(’18년)하였으며

미국의 Tesla는 Panasonic과 합작하여 2020년까지

전기차용 이차전지 생산을 위한 65GWh급 기가팩토리 준공을 계획

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ESS용 이차전지 시장 또한 지속 확대될 것으로 예상

동 분야 세계시장의 50% 이상을 점유하고 있는 

국내기업(삼성SDI, LG화학)의 시장지배력은 향후에도 유지될 전망

ESS용 이차전지 시장은 삼성SDI와 LG화학이 세계시장 점유율 50% 이상을 차지하고 있으며,
전기차용 이차전지 대비 시장규모가 작아 향후에도 국내 양사가 업계를 주도할 전망

 

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리튬이온전지 소재는 2000년대 초반까지 일본이 시장을 주도하였으나

한국 및 중국 업체의 성장으로 공급망이 다양화되고 경쟁이 치열해진 상황

(양극재) 벨기에의 Unicore와 중국 ShanShan이 세계시장 점유율 1, 2위를 차지하며,
Unicore가 세계 주요 이차전지 생산업체에 공급하고 있는데 반해 ShanShan은 CATL 등
중국 이차전지 생산업체 중심으로 공급

(음극재) 광물자원이 풍부한 중국과 전통적인 탄소산업 강국인 일본이 강세

(분리막) 분리막은 전지 안전성 확보 측면에서 중요한 역할을 수행하는 핵심 소재로 신제품
적용에 보수적이며, 타 소재에 비해 한국과 일본이 강세이고 중국은 약세를 보임
※ 세계시장 점유율 : 1위(일본 Asahi Kasei), 2위(일본 Toray), 3위(한국 SK이노베이션)

(전해질) 일본 Mitsubishi Chemical이 세계시장 점유율 1위로 한‧중‧일 3국에 공급

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국내 기업은 에너지밀도 향상 및 원가 절감에 초점을 두고 급성장하였으며

경쟁과열로 인한 수익성 하락 및 낮은 원재료 자급률 등으로 고전 중에도

연구 개발 및 투자를 확대하며 

전기차용 중‧대형 전지 시장의 시장지배력 강화

 

전기차용 이차전지 세계시장 점유율(1월 기준)

 

기술의 발달로 전지 제조 원가는 하락하고 있으나

원가의 절반 이상을 차지하는 광물 가격의

변동성 이슈가 상존하므로 

수급 안정성 유지를 위한 정부 차원의 자원 확보 노력 필요

 

이차전지 4대 소재의 국산화 노력은 활발하나

시장 점유율이 낮아, 이차전지 가치사슬 내에서 국내 소재社의 

경쟁력 제고 및 점유율 확대를 위한 산‧학‧연‧관의 협력이 절실한 상황

 

 2차전지 관련주

 

분류	업체
셀	LG화학, 삼성SDI, SK이노베이션
양극재	엘앤에프, 에코프로비엠, 코스모신소재, 에스티엠, 포스코케미칼
음극재	포스코케미칼, 대주전자재료(SiOx), 더블유에프엠(SiOx), 일진머티리얼즈(동박), KCFT(동박)
분리막	SK이노베이션, 대한유화(분리막 원단), LG전자(SRS Coating)
전해질	솔브레인, 파낙스이텍, 후성(LiPF6)
부품	신흥에스이씨(CID/Cap Assembly), 나라엠앤디(사출부품), 상아프론테크(Seal/Gasket/Insulator), 상신이디피(Can)
장비	브이원텍, A-PRO, 피엔티, 엔에스, 디에이테크놀로지, 씨아이에스

출처 : NH투자증권 리서치본부