◎ 도서소개

2016년 발효된 파리협정에 따른 저탄소경제 실현을 위한 선언과, 우리나라를 포함한 20여개 국가들이 함께 선언한 청정에너지기술 투자확대에 초점을 둔 ‘미션 이노베이션’은 신재생에너지의 효율적인 사용을 전제로 하고 있기에 에너지원의 다변화와 함께 청정에너지를 이용한 분산전력 시스템 도입 등, 에너지 수요와 공급 시장에는 커다란 변화의 물결이 일고 있으며, 그 중심에는 고효율 대용량 이차전지가 있다.

지속적인 고품질 전력에 대한 요구가 증대되고 있는 전력산업의 현 상황에 따른 ESS시스템의 보급과 활용, 그리고 2017년 본격화가 예상되는 차세대 전기차의 기술개발과 도입 확산은 고효율 중대형 2차 전지 시장의 급성장 가능성을 전망하게 하고 있으며, 이에 따라 관련 기술개발 경쟁이 더욱 가속화하고 있다.

고효율 중대형 2차 전지의 R&D에 있어서 새로운 소재의 개발과 주요 구성부품의 성능향상은 필수적인 사항으로 인식되고 있으며, 차세대 고용량/고출력/고안전성/장수명 2차 전지 개발과 상용화를 위한 기술적 한계를 극복하기 위한 다양한 시도들이 업계에서 계속되고 있다.

현재 고효율 중대형 2차 전지의 대부분을 차지하는 리튬이온 2차 전지 소재 및 부품은 그동안 일본 업체들의 주도로 발전해 왔으나, 한국과 중국 소재업체들의 성장으로 인하여 한중일 삼국의 치열한 경쟁도 본격화하고 있다.

이에 당사는 2016년 11월 ‘고효율 중대형 2차 전지 R&D 및 시장동향과 주요업체 사업전략 - xEVs와 ESS용 Battery 중심으로-’를 출간한바 있으며, 이어서 ‘2차 전지 소재와 부품 기술 및 시장동향과 업체별 개발전략’을 발간하게 되었다.

2017년 급격한 성장이 예상되는 글로벌 2차 전지 및 소재·부품시장의 전반적인 동향 및 전망과 함께, 주요 2차 전지 소재·부품 공급업체들의 기술, 제품 현황과 사업전략을 분석하였으며, 특히 국가적으로 활발한 2차 전지 R&D 활동을 벌이고 있는 미국 에너지성의 소재·부품 개발 동향 및 성과도 조사하여 소개하였다. 

더불어 아직 상용화되지는 않았지만 활발하게 연구되고 있는 다양한 차세대 고효율 2차전지의 R&D 및 시장 전망에 대하여도 분석함으로써 전반적인 글로벌 고효율 중대형 2차 전지 소재·부품 기술 및 시장에 대한 이해를 돕고자 하였으며, 본서가 2017년 사업계획을 준비하는 국내 2차 전지 관련 분야 종사자에게 조금이나마 도움이 되기를 기대한다.

◎ 목차

Ⅰ. 2차 전지 개요 및 구성요소

1. 2차 전지 개념 및 분류

  1-1. 2차 전지 개념

    1) 전지(Battery) 개요

    2) 주요 Battery 개발 연혁

    3) 2차 전지 개요

      (1) 2차 전지의 작동

      (2) 2차 전지 주요 구성요소

  1-2. 2차 전지 분류 및 주요 기술별 특징

    1) Battery를 구분하는 특성

    2) 주요 2차 전지 기술 특성 및 적용

    3) Power Source로서의 요구조건

      (1) 에너지 저장(Energy storage)

      (2) 에너지 저장 용량(Specific energy)

      (3) 응답성(Responsiveness)

      (4) 동력 대역(Power Bandwidth)

      (5) 작동 환경(Environment)

      (6) 효율성(Efficiency)

      (7) 설치(Installation)

      (8) 운영비용(Operating cost)

      (9) 유지관리(Maintenance)

      (10) 사용 시간(Service life)

      (11) 한계온도(Temperature extremes)

      (12) 충전시간(Charge time)

      (13) 폐기(Disposal)

2. Battery Cells & Packs

  2-1. Battery Packaging Standards

    1) Battery Packaging 기술/표준의 발전

    2) Battery Packaging 표준 규격

    3) Battery Packaging 표시내용

  2-2. Battery Cell Types

    1) Cylindrical Cell

    2) Button Cell

    3) Prismatic Cell

    4) Pouch Cell

  2-3. Battery Pack의 구성

    1) Battery Pack의 구성 목적

    2) Battery Pack의 구성 방법

      (1) 단일 셀 구성

      (2) 직렬 (Series) 구성

      (3) 병렬 (Parallel) 구성

      (4) 직/병렬 (Series/parallel ) 구성

3. Li-ion Battery 주요 소재

  3-1. 다양한 2차 전지용 소재

    1) 금속 소재

      (1) Aluminum

      (2) Antimony (안티몬)

      (3) Cadmium

      (4) Calcium

      (5) Iron (철)

      (6) Lead (납, 鉛)

      (7) Manganese (망간)

      (8) Nickel

      (9) Silver (銀)

      (10) Sodium (나트륨)

      (11) Tin (주석, 양철)

      (12) Vanadium

      (13) Zinc (아연)

    2) 비금속 소재

      (1) Chloride (염화물)

      (2) Spinel (Rubies, 尖晶石)

      (3) Sulfur (Sulphur, 황)

      (4) Titanate (티탄산염)

    3) Oxide (산화물)

  3-2. Li-ion Battery 주요 원자재

    1) Lithium

      (1) 리튬에 대한 이해

      (2) 리튬 화합물

      (3) 리튬의 물리/화학적 속성

      (4) 리튬의 생산 방식 및 생산량

      (5) 리튬의 사용량 증가 추세

      (6) Lithium의 전략적 확보 방안

    2) Cobalt

      (1) Cobalt에 대한 이해

      (2) Cobalt의 물리/화학적 속성

      (3) Cobalt의 생산 및 소모량

    3) Graphite

      (1) Graphite에 대한 이해

      (2) Graphite의 물리/화학적 속성

      (3) Graphite와 Graphene

Ⅱ. 주요 Li-ion Battery 소재 기술동향

1. Li-ion Battery Cell의 주요 구성요소

  1-1. Li-ion Battery Cell의 구조

  1-2. LIB 4대 구성요소

    1) 양극 활물질(Active Materials)

      (1) 양극(Cathode) 활물질의 개념 및 역할

      (2) 양극(Cathode) 활물질의 구조별 특성

      (3) 양극(Cathode) 활물질의 종류 및 특징

      (4) 주요 양극(Cathode) 활물질 특성 및 개발 동향

    2) 음극 활물질(Active Materials)

      (1) 음극(Anode) 활물질의 개념 및 역할

      (2) 음극(Anode) 활물질의 종류 및 특징

      (3) 주요 음극(Anode) 활물질 개발 동향

    3) 전해질 (Electrolyte)

      (1) 전해질(Electrolyte)의 개념 및 역할

      (2) 전해질(Electrolyte)의 구성요소 및 특성

      (3) 전해질(Electrolyte)의 특성 및 개발 방향

      (4) 전해질(Electrolyte)의 개발 동향

    4) 분리막 (Seperator)

      (1) 분리막 개요 및 역할

      (2) 분리막의 종류별 특성

      (3) LIB용 분리막의 분류 및 특성

      (4) Li-ion Cell 분리막의 Fuse 역할

      (5) 분리막의 발전 방향

      (6) 분리막의 개발동향

2. 미국 DoE 2차 전지 R&D 동향

  2-1. DoE 2차 전지 R&D 개요

    1) VTO의 PEV용 Battery R&D

    2) VTO의 Battery R&D Program 구성

      (1) VTO의 Battery R&D 범위

      (2) Advanced Battery R&D 목표

      (3) VTO의 Battery 개발 Projects 가이드라인

      (4) FY 2015 Vehicle Technologies Program List

  2-2. USABC의 Advanced Battery 개발 활동

    1) USABC의 xEVs용 Battery 성능 R&D Targets

      (1) PEV용 Battery 성능 R&D Targets

      (2) PHEV용 Battery 성능 R&D Targets

      (3) 12V Start/Stop Vehicle Applications R&D Targets

      (4) 48V Hybrid Electric Vehicle Applications R&D Targets

      (5) 개선된 Electrolytes의 USABC Goals

    2) USABC의 Advanced Battery 개발 R&D Projects

      (1) EV용 High Energy Lithium Batteries 개발

      (2) EV용 High Energy Density Cell/Module 개발

      (3) EV용 고성능 첨단 Batteries 개발

      (4) EV Technology Assessment Program

      (5) PHEV Battery Development

      (6) 12V Start-Stop Vehicle용 첨단 고성능 Battery 개발

      (7) 12V Start-Stop Li Polymer Battery Pack 개발

      (8) 12V Start-stop Micro-Hybrid Batteries 개발

      (9) Vehicle Applications용 Li-Ion Batteries의 첨단 Polyolefin Separators

  2-3. NETL의 Advanced Battery 개발 R&D Projects

    1) 높은 Energy Density를 가진 대형 Lithium-ion Cells 개발

      (1) Project 개요

      (2) FY2015의 Project R&D 성과

    2) 300 Mile Range EVs용 혁신적인 Cell 소재 및 설계

      (1) Project 개요

      (2) FY2015의 Project R&D 성과

    3) PHEV & EV용 첨단 High Energy Li-ion Cell 개발

      (1) Project 개요

      (2) FY2015의 Project R&D 성과

    4) High-Energy Lithium-Sulfur Battery Cells 개발

      (1) Project 개요

      (2) FY2015의 Project R&D 성과

2. 주요 Li-ion Battery 양극재 공급업체 사업동향

  2-1. 국내 주요 양극재 공급업체

    1) ㈜LG화학

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

      (3) LIB 소재·부품 관련 주요동향

    2) 삼성SDI(주)

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

      (3) LIB 소재·부품 관련 주요동향

    3) 한국유미코아(유) (Umicore Korea)

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

      (3) LIB 소재·부품 관련 주요동향

    4) ㈜엘앤에프 (L&F)

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

      (3) LIB 소재·부품 관련 주요동향

    5) 코스모신소재(주) (Cosmo AMT)

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

      (3) LIB 소재·부품 관련 주요동향

    6) ㈜에코프로 (Ecopro)

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

      (3) LIB 소재·부품 관련 주요동향

    7) ㈜포스코ESM (Posco ESM)

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

      (3) LIB 소재·부품 관련 주요동향

  2-2. 일본 주요 양극재 공급업체

    1) Nichia Corporation

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

    2) Sumitomo Metal Mining

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

      (3) LIB 소재·부품 관련 주요동향

    3) Toda Kogyo Corporation

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

      (3) LIB 소재·부품 관련 주요동향

    4) Tanaka Chemical Corporation

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

      (3) LIB 소재·부품 관련 주요동향

    5) Mitsui Kinzoku

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

    6) Nippon Denko

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

  2-3. 중국 주요 양극재 공급업체

    1) Reshine

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

    2) Xiamen Tungsten (XTC)

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

    3) Easpring

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

    4) Pulead Technology

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

      (3) LIB 소재·부품 관련 주요동향

    5) Ninbo Jinhe

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

3. 주요 Li-ion Battery 음극재 공급업체 사업동향

  3-1. 국내 주요 음극재 공급업체

    1) 일진머티리얼즈(주)

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

      (3) LIB 소재·부품 관련 주요동향

    2) ㈜엘바텍

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

    3) GS에너지(주)

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

    4) ㈜포스코켐텍 Posco Chemtech

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

      (3) LIB 소재·부품 관련 주요동향

    5) 대주전자재료(주)

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

      (3) LIB 소재·부품 관련 주요동향

    6) 애경유화(주)

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

  3-2. 일본 주요 음극재 공급업체

    1)  Mitsubishi Chemical Corporation

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

    2) Hitachi Chemical

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

    3) JFE Chemical Corporation

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

    4) Nippon Carbon

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

    5) Kureha Corporation

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

    6) Showa Denko

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

    7) Shin-Etsu Chemical

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

  3-3. 중국 주요 음극재 공급업체

    1) Shanshan Technology

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

    2) QuinDao QianYun

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

    3) BTR

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

    4) Zichen

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

    5) ZETO

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

4. 주요 Li-ion Battery 분리막 공급업체 사업동향

  4-1. 국내 주요 분리막 공급업체

    1) SK Innovation(주)

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

      (3) LIB 소재·부품 관련 주요동향

    2) 더블유스코프코리아(주)

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

      (3) LIB 소재·부품 관련 주요동향

  4-2. 일본 주요 분리막 공급업체

    1) Ashai Kasei

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

    2) Toray Industries

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

      (3) LIB 소재·부품 관련 주요동향

    3) Teijin Limited

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

    4) Ube Industries

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

      (3) LIB 소재·부품 관련 주요동향

  4-3. 중국 주요 분리막 공급업체

    1) SENIOR

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

5. 주요 Li-ion Battery 전해질 공급업체 사업동향

  5-1. 국내 주요 전해질 공급업체

    1) 파낙스이텍(주) (Panax E-Tec)

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

    2) 솔브레인(주)

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

      (3) LIB 소재·부품 관련 주요동향

    3) ㈜엔켐

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

      (3) LIB 소재·부품 관련 주요동향

    4) ㈜후성

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

      (3) LIB 소재·부품 관련 주요동향

    5) 리켐(주)

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

    6) ㈜대림화학

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

  5-2. 일본 주요 전해질 공급업체

    1) Central Glass

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

    2) Tomiyama

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

    3) STELLA

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

  5-3. 중국 주요 전해질 공급업체

    1) Capchem

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

    2) Tianjin Jinniu

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

    3) Guotai-Huarong Chemical

      (1) 일반 현황

      (2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

6. 기타지역 LIB 4대소재 주요 공급업체 사업동향

  6-1. Umicore N.V./S.A.

    1) 일반현황

    2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

    3) LIB 소재·부품 관련 주요동향

  6-2. SGL Group

    1) 일반현황

    2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

  6-3. Celgard, LLC

    1) 일반현황

    2) LIB 소재·부품 관련 기술 및 제품

    3) LIB 소재·부품 관련 주요동향