◎ 도서소개

신에너지 산업의 핵심으로 사용되고 있는 리튬이온 전지의 기술적 한계가 나타나면서 차세대 배터리에 대한 지속적인 기술개발과 R&D 정책, 핵심 소재 확보 등을 위한 적극적인 개발 정책이 필요하다.

이에 배터리 업계는 리튬이온 전지보다 에너지 밀도가 높아 차세대 전지로 불리는 전고체 전지 개발에 중점을 두고 안전하고, 저렴하며, 오래 사용할 수 있는 차세대 배터리 개발에 주력하면서 입지를 강화하고 있다.

모바일 기기, 초소형 전자기기 뿐 만 아니라, 급성장하고 있는 전기자동차 시장에도 충전 주행거리 증가와 안전성 확보를 위한 고용량의 차세대 전지 개발이 필수적인 상황으로, 전고체 전지 시장은 향후 빠른 속도로 확대될 것으로 전망했다.

이에 본 보고서는 빠르게 성장할 것으로 전망되는 차세대 전지 시장의 국내외 산업동향과 세부시장의 기술개발 동향 및 전망 등을 수록하였다.

Ⅰ. xEV와 ESS 확산으로 인한 국내외 산업동향 및 전망

1. xEV 시장동향 및 전망
    1) 시장 현황
    2) 환경 규제 및 주요국 xEV 관련 정책동향
        (1) 국제 환경규제로 인한 xEV 생산 확대 현황
            1.1) CO2 배출 제한 규정
            1.2) 내연기관 판매 금지
        (2) xEV 관련 국가별 규제 및 정책 이슈
            2.1) 주요국 xEV 정책 현황
            2.2) 영국 하이브리드 규제
            2.3) 중국 보조금 정책 변경
                2.3.1) 정책 기조 변화
                2.3.2) 보조금 정책 변화
    3) 글로벌 xEV용 배터리 시장동향 및 전망
        (1) xEV 시장 추이 및 전망
        (2) 업체별 xEV용 배터리 출하량 현황
        (3) xEV용 배터리 수급 전망
            3.1) 수요 전망
                3.1.1) xEV 주행거리 및 배터리 용량
                3.1.2) 2025년 리튬 수요 전망
            3.2) 공급 전망
                3.2.1) 리튬 공급 부족 가능성
                3.2.2) 2025년 리튬 공급 전망
            3.3) 수급 종합
                3.3.1) 2020년 리튬 수급 전망
                3.3.2) 2025년 리튬 수급 전망
            3.4) 시사점
        (4) xEV용 배터리 가격 전망
            4.1) xEV의 제조비용 전망
                4.1.1) 제조비용
                4.1.2) Price parity
                     a) Tony Seba
                     b) BNEF
            4.2) xEV용 배터리 가격 전망
                4.2.1) 개요
                4.2.2) 2025년 Price parity 전망
                    a) BCG
                    b) BNEF
    4) 주요 업체별 xEV용 배터리 생산전략 및 제품현황
        (1) 주요 업체별 전략 및 경쟁현황
            1.1) 자동차/2차전지 업체별 xEV 전략
                1.1.1) 자동차 메이커
                1.1.2) 2차전지 메이커
            1.2) 배터리 공장 설립 추진 현황
                (2) 인터배터리 2018로 본 미래 2차전지 신제품 동향
            2.1) 개요
            2.2) 업체별 최신 배터리 기술 및 신제품 동향
                2.2.1) LG화학
                2.2.2) 삼성SDI
                2.2.3) 기타 업체 동향
    5) xEV 배터리 재사용 및 Recycling 기술동향과 사례
        (1) 개요
            1.1) 배경
            1.2) 개념
            1.3) 목적 및 고려사항
        (2) xEV 폐배터리 Recycling 방법 및 대표사례
            2.1) Re-use 방법
            2.2) 예상 경제성
            2.3) 국외 사례
                2.3.1) Nissan
                    a) 재생 배터리를 활용한 가정용 ESS
                    b) 재생 배터리 사업 모델
                2.3.2) BMW
                    a) 중고 배터리를 활용한 ESS 구축
                    b) ESS 관련 시범 프로젝트
                2.3.3) Tesla
        (3) 주요국 관련 정책 및 산업동향
            3.1) 미국
            3.2) 유럽
            3.3) 중국
                3.3.1) 재사용 배터리의 가치
                3.3.2) 시스템 구축현황
                3.3.3) 주요 업체동향
                3.3.4) 기업 화이트 리스트 발표
            3.4) 한국
                3.4.1) 관련 제도현황
                3.4.2) 제주도-폐배터리 재사용 센터
                3.4.3) 현대자동차-재활용 배터리 ESS 개발
                3.4.4) 기술개발 동향

2. ESS 국내외 산업동향 및 전망
    1) 개요
        (1) 개념
        (2) 분류
        (3) 주요 용도
            3.1) 주파수 조정
            3.2) 신재생 발전기 출력 안정
            3.3) 피크 전력 저감
    2) 국내외 ESS 산업동향 및 전망
        (1) 산업 개요
            1.1) 전기차 사업과의 관계
            1.2) 주요 에너지저장기술 성능 비교
        (2) 국내 
            2.1) 시장규모 및 현황
            2.2) 관련 정책현황
            2.3) 설비 예상 투자비용 및 Payback Period
        (3) 국외
            3.1) 시장규모 및 전망
            3.2) 주요국 ESS 산업동향
                3.2.1) 미국
                3.2.2) 호주
                3.2.3) 중국
                3.2.4) 일본
                3.2.5) 신흥국
    3) ESS용 LiB 관련 업체동향 및 전망
        (1) LiB ESS 시장현황 및 전망
        (2) 주요 업체동향
            2.1) LG화학
                2.1.1) 사업현황 및 전망
                2.1.2) 수주현황
            2.2) 삼성SDI
                2.2.1) 사업현황 및 전망
                2.2.2) 수주현황
            2.3) 기타 2차전지 소재 업체
    
Ⅱ. 차세대 2차전지 산업의 주요 국가별 시장동향 및 기술개발

1. 개요
    1) 개념
    2) 특성
        (1) 구조 및 원리
        (2) 에너지 밀도 특성
    3) 제조 공정

2. 2차전지 시장동향
    1) 시장규모 및 전망
        (1) 자동차용 LiB 세계 시장현황 및 전망
        (2) 소재별 시장추이 및 전망
        (3) 국내 수출입 현황
    2) 생태계 현황
        (1) 구성요소별 국내외 Supply Chain
        (2) 업체별 배터리 캐파 건설 프로젝트
        (3) 장비업체 현황

3. 주요국 2차전지 산업 및 기업 분석
    1) 중국
        (1) 시장동향 및 전망
            1.1) 신에너지자동차 배터리 시장동향
                1.1.1) 생산량/출하량 추이 및 전망
                1.1.2) 업체 점유율 현황
            1.2) 전기차 배터리 시장동향
                1.2.1) 기업 생산능력 현황
                1.2.2) 배터리 형태별 생산능력 현황
                1.2.3) 차형별 탑재량 비율 현황
        (2) LiB 수입동향
        (3) 2차전지 밸류체인 업체동향
            3.1) 셀 업체
                3.1.1) 업계동향
                3.1.2) 선두 기업현황
            3.2) 소재 업체
                3.2.1) 양극재
                3.2.2) 음극재
                3.2.3) 분리막
        (4) 주요 셀 업체별 생산현황
            4.1) BYD
            4.2) CATL
            4.3) EVE
            4.4) BAK
            4.5) LISHEN
            4.6) FARASIS
            4.7) 궈쉔가오커
            4.8) 베이징궈능
    2) 일본
        (1) 시장동향 및 전망
            1.1) 시장현황
            1.2) 시장규모 및 전망
        (2) LiB 수입동향
        (3) 주요 경쟁기업 및 동향
        (4) 생산설비 확대 및 R&D 전략
        (5) 차세대 전지 개발동향
    3) 한국
        (1) Value Chain
        (2) 업계 해외투자 현황
    4) 독일
        (1) 시장동향 및 전망
        (2) LiB 수입동향
            2.1) 수입 규모 및 성장률
            2.2) 상위 10개국 수입동향
            2.3) 한국 수입규모 및 진입 전략
        (3) 주요 경쟁 기업 및 동향
            3.1) 글로벌 협력 현황
            3.2) 주요 생산설비 현황
    5) 프랑스
        (1) 시장동향 및 전망
        (2) LiB 수입동향
            2.1) 상위 10개국 수입동향
            2.2) 한국 수출 규모 및 현황
        (3) 주요 경쟁 기업 및 동향
            3.1) 주요 경쟁동향
                3.1.1) Panasonic
                3.1.2) BYD
            3.2) 한국 기업 진출현황
        (4) 차세대 전지 개발동향
    6) 스웨덴
        (1) 시장동향 및 전망
            1.1) xEV 시장규모 및 전망
            1.2) LiB 시장규모 및 전망
        (2) LiB 수입동향
    7) 아프리카
        (1) 2차전지 소재 현황
            1.1) 시장현황
            1.2) 주요 2차전지 소재 현황
                1.2.1) 생산량 및 매장량 현황
                1.2.2) 관련 사업환경
        (2) 주요 기업 진출현황
            2.1) 주요 개발 업체현황
            2.2) 국내 업체 진출사례
            2.3) 소재별 기업동향
                2.3.1) 코발트
                2.3.2) 흑연
    8) 러시아
        (1) 시장동향 및 전망
        (2) 수출입 동향
            2.1) 수출현황
            2.2) 수입현황
        (3) 주요 제품동향
            3.1) 외국산 제품현황
            3.2) 현지 생산 제품동향
    9) 인도
        (1) 시장동향 및 전망
            1.1) 시장 개요
            1.2) 시장규모 및 전망
        (2) LiB 수입동향
        (3) 주요 경쟁기업 및 동향
    10) 터키
        (1) 시장동향 및 전망
        (2) 2차전지 수입동향
            2.1) 배터리 종류별 수입동향
                2.1.1) 연산축전지
                2.1.2) 리튬이온전지
                2.1.3) 니켈카드뮴전지
            2.2) 대한 수입 규모 및 동향
        (3) 주요 경쟁 기업 및 동향

4. 차세대 전지 유력 후보 기술 및 개발 로드맵 전망
    1) LiB 진화 및 개발 필요성
        (1) LiB 진화 방향
        (2) 차세대 전지의 개발 필요성
            2.1) 리튬이온전지의 기술적 한계
            2.2) 기업 간 경쟁 심화
            2.3) 시장별 새로운 수요에 대한 대응
    2) 차세대 전지 구성 요소 및 장단점
        (1) 개발 경쟁 동향
            1.1) 개요
            1.2) 차세대 전지별 특징 및 장단점
        (2) 전고체 전지
            2.1) 관련 특허 출원현황
            2.2) 동적모델
            2.3) 개발 기업 현황
    3) 차세대 전지 기술개발 전망
        (1) 차세대 2차전지 소재 기술 전망
            1.1) 양극재/음극재
            1.2) 고체 전해질
        (2) 기업의 차세대 전지 개발전략
      
Ⅲ. 차세대 2차전지 소재시장 및 플렉서블 리튬이온전지 R&D

1. 2차전지 4대 소재 시장 및 기술개발 전망
    1) 양극재(Cathode)
        (1) 양극활물질별 특징
        (2) 시장규모 및 전망
            2.1) 물질별 시장규모 및 전망
            2.2) 업체별 출하량 Top 10
            2.3) 업체별 생산현황 및 전망
        (3) 기술개발 현황 및 전망
        (4) 주요 원료 시장 현황
            4.1) 채용 비중 전망 및 가격 흐름
            4.2) Volkswagen의 코발트 장기 공급 계약
            4.3) 중국의 세계시장 영향력
    2) 음극재(Anode)
        (1) 음극활물질 종류 및 특징
        (2) 시장규모 및 전망
        (3) 기술개발 현황 및 전망
        (4) 실리콘계 차세대 LiB 음극소재 연구동향 및 사례
            4.1) 개요
            4.2) 상용 실리콘을 이용한 차세대 음극소재
                4.2.1) 실리콘-그래핀
                4.2.2) 실리콘-탄소
            4.3) 폐 실리콘을 이용한 차세대 음극소재
                4.3.1) 개요
                4.3.2) Si 슬러지로부터 Si 회수
                    a) 기술 개요
                    b) 주요 R&D 사례
                4.3.3) 실리콘-그래핀
                    a) 회수된 실리콘으로부터 제조
                    b) 단일공정으로 제조
                4.3.4) 실리콘-탄소-그래핀
                4.3.5) 실리콘-고분자-그래핀
        (5) 주요 경쟁업체 동향
    3) 분리막(Separator)
        (1) 종류 및 특성
        (2) 시장규모 및 전망
        (3) 기술개발 현황 및 전망
        (4) 주요 경쟁업체 동향
    4) 전해질(Electrolyte)
        (1) 개요
            1.1) 개념 및 분류
            1.2) 기술 범위
            1.3) 주원료 원가 비중 구성
        (2) 시장규모 및 전망
            2.1) 국내
                2.1.1) 시장규모 및 전망
                2.1.2) 공급 및 수입현황
            2.2) 국외
        (3) 기술개발 현황 및 전망
            3.1) 기술개발 로드맵 및 전망
            3.2) 국내 중소기업 기술개발 사례
        (4) 주요 경쟁업체 동향
            4.1) Supply Cahain
            4.2) 경쟁 환경
            4.3) 국내 업체동향

2. BoT 시대의 플렉서블 리튬이온전지 기술동향
    1) BoT와 Flexible Electronics
    2) 플렉서블 리튬이온전지 개요
        (1) 개념
        (2) 요구 특성
        (3) 기술구조 및 특성
            3.1) 기존 LiB의 한계
                3.1.1) 웨어러블 기기 적용 한계성
                3.1.2) 전극 구조의 한계
                3.1.3) 안전성 이슈
            3.2) 플렉서블 LiB의 개발방향
    3) 플렉서블 리튬이온전지 R&D 동향 및 사례
        (1) 주요 기관/기업별 R&D 사례
            1.1) 국내
                1.1.1) LG화학
                1.1.2) 삼성SDI
                1.1.3) 아모스린텍
                1.1.4) 제낙스
                1.1.5) UNIST
            1.2) 국외
                1.2.1) Nokia
                1.2.2) Panasonic
                1.2.3) Bright Volt
        (2) 관련 소재별 R&D 사례
            2.1) 플렉서블 고체 전해질
                2.1.1) 고체 전해질의 분류
                2.1.2) 고분자 전해질 R&D 동향
                2.1.3) 국내 R&D 사례
                    a) 한국전자통신연구원(ETRI)
                    b) 울산과학기술원(UNIST)
            2.2) 플렉서블 전극
                2.2.1) 저차원 탄소 소재 기반 전극
                    a) CNT(Carbon Nanotube)
                    b) Carbon Nano-Fiber
                    c) Graphene
                    d) Heteronanomat
                2.2.2) 종이/직물 기반 전극
                    a) 종이 기반 플렉서블 전극
                b) 직물 기반 플렉서블 전극
    4) 차세대 플렉서블 리튬이온전지 기술 전망
        (1) 프린팅 기반 플렉서블 전지(Printable Battery)
            1.1) 기본 원리 및 연구 전략
            1.2) 대표 R&D 사례
        (2) 다형상 플렉서블 전지
            2.1) 개요
            2.2) 주요 R&D 사례
                2.2.1) 케이블/와이어 형상의 플렉서블 LiB
                2.2.2) 패턴이 형성된 금속 집전체가 도입된 플렉서블 LiB
       
Ⅳ. 차세대 전지 유력후보 및 관련 기술개발

   
1. 전고체 전지
    1) 개요
        (1) 개념
        (2) LiB와의 기술 비교
    2) 시장동향 및 전망
        (1) 시장규모 및 전망
        (2) 생태계 현황
        (3) 상용화 전망
    3) 핵심 소재기술: 고체 전해질(Solid Electrolyte)
        (1) 개요
            1.1) 액체 전해질 vs. 고체 전해질
            1.2) 종류
        (2) 특허동향
            2.1) 해외 특허출원 추이
            2.2) 일본
                2.2.1) 생태계 현황
                2.2.2) 국가별 특허출원 추이
                2.2.3) 기업별 특허출원 추이
        (3) 관련 연구방향 및 전망
        (4) 그 외 소재 기술동향
    4) 국내 업계현황 및 기술개발 동향
        (1) 주요 업계현황
            1.1) 삼성-LG-SK 연합
            1.2) 현대자동차
                1.2.1) xEV 및 차세대 전지 개발 로드맵
                1.2.2) 관련 투자동향
            1.3) 테이팩스
        (2) 주요 기관별 기술개발 동향
            2.1) 전기연구원(KERI)
            2.2) 한국전자통신연구원(ETRI)
                2.2.1) LLZO 고체 전해질 소재
                2.2.2) 유무기 하이브리드 고체 전해질
            2.3) 울산과학기술원(UNIST)
    5) 해외 기업투자 동향 및 전략분석
        (1) Toyota
            1.1) 기존 LiB 사업동향
            1.2) 전고체전지 사업동향
        (2) Murata
            2.1) 기존 MLCC 사업동향
            2.2) 전고체전지 사업동향
                2.2.1) 사업 전략
                2.2.2) 향후 계획
        (3) 기타

2. 금속공기전지
    1) 개요
        (1) 개념
        (2) 분류
            2.1) 음극 종류에 따른 분류
            2.2) 구성요소에 따른 분류
        (3) 유형 비교
    2) 산업동향 및 기술전망
        (1) 국내외 관련 업체동향
            1.1) 국내
                1.1.1) 주요 업체의 개발현황
                1.1.2) 중소기업 현황
            1.2) 국외
        (2) 기술개발 동향
            2.1) 기술인프라 현황
            2.2) 주요 기술개발 동향
                2.2.1) xEV 적용 현황
                2.2.2) 핵심소재 관련 연구 현황
                2.2.3) 국내 기초연구 진행 현황
            2.3) 핵심 기술분석
                2.3.1) 음극 및 분리막 일체화
                2.3.2) 리튬공기전지용 고활성 공기극 표면처리
                2.3.3) 균일 다공성 분리막에 의한 리튬음극 안정화
                2.3.4) 리튬공기전지용 고활성 공기극 소재 개발
                2.3.5) 고분자 전해질 유무기 하이브리드 소재합성
                2.3.6) 이온성 액체 함유 복합 고분자 전해질 소재 개발
        (3) 특허 동향
            3.1) 국가별 특허 출원 현황
            3.2) 주요 출원인 분석
    3) 주요국 R&D 동향 및 사례
        (1) 한국
            1.1) 한국과학기술연구원(KIST)
                1.1.1) 미래원천기술개발사업
                1.1.2) Ga-In 공융 액체 금속공기전지 개발
            1.2) 한국전기연구원(KERI)
            1.3) 한국과학기술원(KAIST)
                1.3.1) 리튬공기전지 핵심 촉매 대량생산 기술개발
                1.3.2) 리튬공기전지 수명연장 기술개발
            1.4) 울산과학기술원(UNIST)
                1.4.1) 고성능 유무기 복합 촉매 개발
                1.4.2) perovskite 나노섬유 촉매 개발
                1.4.3) 인공광합성 촉매 도입 기술개발
                1.4.4) 새로운 복합촉매(SSC-HG) 개발
            1.5) 서울대학교
                1.5.1) 에너지 효율 향상을 위한 촉매 개발
                1.5.2) 신개념 리튬-이산화황 2차전지 개발
                1.5.3) 차세대 나트륨공기전지 반영 메커니즘 규명
        (2) 미국
        (3) 일본
        (4) 기타

3. 나트륨 이차전지
    1) 개요
        (1) 개념
        (2) 리튬 vs. 나트륨 특성 비교
        (3) 응용 분야
    2) 나트륨 이차전지 기술개발 동향
        (1) 국가별 개발동향
            1.1) 한국
            1.2) 일본
            1.3) 미국
        (2) 국내 최신 R&D 사례
            2.1) 숙명여자대학교
            2.2) 서울대학교
            2.3) 금오공과대학교
            2.4) 인하대학교
            2.5) 세종대학교
                2.5.1) β-FeOOH/CNT 복합체 개발
                2.5.2) 인체 뼈 성분을 이용한 양극재 개발
            2.6) 한국과학기술연구원(KIST)
                2.6.1) 나노복합체(SnF2/C) 기반 음극재 개발
                2.6.2) 소듐이온전지용 복합소재 개발
            2.7) 한국과학기술원(KAIST)
                2.7.1) 초미세 주석 황화물 나노복합체 개발
                2.7.2) 황화구리 음극 소재 개발
                2.7.3) 게르마늄 황화물 전극 개발

4. 레독스 플로우 전지
    1) 개요
        (1) 개념
        (2) 기술 범위
            2.1) 제품분류 관점
            2.2) 공급망 관점
    2) 국내외 시장동향 및 전망
        (1) 국내
        (2) 국외
            2.1) 레독스 커플 소재
            2.2) 분리막 소재
            2.3) 분리판/전극 소재
    3) 산업동향 및 전망
        (1) 산업 구조
        (2) 국내외 주요 업체 동향
            2.1) 국내
            2.2) 국외
        (3) 주요국 산업동향
            3.1) 미국
            3.2) 중국
            3.3) 일본
            3.4) 한국
            3.5) 기타
        (4) 특허 동향
            4.1) 주요 경쟁기술
            4.2) 최신 국내 특허기술 동향
            4.3) 기술별/국가별 특허 동향
                4.3.1) 특허 동향
                4.3.2) 출원인 동향
    4) 관련 기술개발 동향
        (1) 주요 기술
        (2) RFB 기술환경 분석
            2.1) 연구 진행상황
            2.2) 핵심소재 연구 상황
        (3) VRFB용 멤브레인 기술개발 동향
            3.1) 개요
            3.2) 주요 기능 및 특성
                3.2.1) 전기화학적 프로세스
                3.2.2) 성능 간 상관관계
                3.2.3) 내구성
                3.2.4) 가격
            3.3) 종류별 기술 현황 및 전망
                3.3.1) 과불소계 멤브레인
                3.3.2) 탄화수소계 멤브레인
                3.3.3) 다공성 분리막
                3.3.4) 기술개발 진화 방향
            3.4) 최신 기술개발 동향
                3.4.1) 과불소계 멤브레인
                3.4.2) 탄화수소계 멤브레인
                3.4.3) 다공성 멤브레인

5. 기타 차세대 전지 기술전망
    1) 기타 차세대 전지 최신 R&D 사례
        (1) 리튬-금속 전지
            1.1) 한국화학연구원(KRICT)
            1.2) 울산과학기술원(UNIST)
            1.3) 한국과학기술연구원(KIST)
        (2) 리튬-황 전지
            2.1) 한국과학기술연구원(KIST)
            2.2) 한국과학기술원(KAIST)
                2.2.1) 도넛 모양 황화리튬 활물질 구조 개발
                2.2.2) 리튬-황 기반 2차전지 전극 소재 개발
                2.2.3) 플렉서블 유리 섬유막 전극(FSME) 개발
            2.3) 산림청 국립산림과학원(NIFoS)
        (3) 그래핀 볼(Graphene Ball)
            3.1) 울산과학기술원(UNIST)
            3.2) 코리아텍(KOREATECH)
            3.3) 삼성종합기술원(SAIT)
      
Ⅴ. 부 록

1. 기타 에너지 저장 기술전망
    1) 차세대 Super/Ultra-Capacitor
    2) xEV를 위한 차세대 Capacitor 기술동향
        (1) xEV와 에너지 저장기술
        (2) xEV를 위한 차세대 Capacitor 기술
            2.1) 슈퍼커패시터
            2.2) 리튬이온 커패시터
                2.2.1) 작동 원리 및 장점
                2.2.2) R&D 방향
                2.2.3) 리튬 프리도핑 기술
        (3) 리튬이온 커패시터 시장 및 R&D 전망
            3.1) 시장전망
                3.1.1) 시장 니즈
                3.1.2) 시장규모 및 전망
            3.2) 국내외 기술개발 동향
                3.2.1) 국내
                3.2.2) 국외
2. 주요 완성차 업체별 전기차 판매 목표
3. 국가별 전기차 판매 예상
4. 관련 용어