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Jun 01, 2023

IDTechEx 전망, EV 배터리 셀 및 팩 소재 혁신을 통한 더 높은 에너지 및 더 낮은 비용

전기차 배터리 셀 및 팩 소재를 통한 에너지 고에너지화, 원가 절감

EV 배터리 셀 및 팩 재료 혁신을 통한 에너지 증가 및 비용 절감, IDTechEx 전망.

전기 자동차(EV)는 역사적으로 일반적인 연소 엔진 자동차 시장과는 매우 다른 자재 수요를 생성합니다. 지속적인 공급망 중단과 빠르게 발전하는 배터리 기술로 인해 향후 몇 년 동안 수요가 높아질 소재는 크게 달라질 것입니다.

IDTechEx는 2021년부터 2033년까지의 시장 수요를 결정하기 위해 배터리 화학, 에너지 밀도 및 설계 진화에 대해 심층적으로 다루는 "전기 자동차 배터리 셀 및 팩용 재료 2023-2033"이라는 새로운 보고서를 방금 발표했습니다. 전기자동차, 버스, 트럭, 밴, 이륜차, 삼륜차, 소형차 등 시장의 다양한 소재.

에너지 밀도 증가와 차량당 소재 사용량 감소 추세에도 불구하고, 급속히 성장하는 EV 시장으로 인해 EV 배터리 소재에 대한 수요는 12배 이상 증가할 것이며, 시장 가치는 2033년부터 2021년까지 연평균 26% 성장할 것입니다.

배터리 셀 소재

배터리 화학은 계속 발전하고 있습니다. 궁극적인 목표는 항상 더 높은 에너지 밀도를 향한 것이었지만 셀 비용 및 공급망 다양성과 같은 다른 요인으로 인해 일반적인 NMC(니켈 망간 코발트) 이외의 대체 화학 물질에 대한 수요가 발생했습니다.

NMC 화학은 가장 높은 에너지 밀도를 제공하며 이를 더욱 개선하고 코발트 사용을 피하기 위해 이전 NMC 111/523 대신 NMC 811과 같은 고급 니켈 변형으로 전환했습니다. 코발트는 더 값비싼 재료이며 의심스러운 채광 관행으로 인해 공급이 지리적으로 매우 제한되어 있습니다. 니켈에 대한 수요가 증가함에도 불구하고 니켈 함량이 높아지는 화학 추세로 인해 이러한 우려가 완화되었습니다.

LFP(리튬 철 인산염) 화학 물질을 사용하는 배터리는 NMC보다 에너지 밀도가 낮기 때문에 2018~2019년에 EV 시장에서 거의 퇴출되었습니다. 그러나 셀 공급의 다양성과 비용 절감 능력에 대한 필요성으로 인해 특히 중저가 시장 부문에서 LFP 채택이 크게 부활했습니다.

LFP 사용으로 인한 에너지 밀도 손실은 포장 효율성 향상으로 다소 상쇄되었습니다. LFP의 채택이 늘어나면 니켈 및 코발트와 같은 재료에 대한 수요가 일부 완화됩니다.

음극 화학 외에도 양극에서도 발전이 있었습니다. 일부는 에너지 밀도를 향상시키기 위해 소량의 실리콘을 양극에 통합하여 전지의 흑연 강도를 감소시켰습니다. 앞으로는 실리콘이 주를 이루는 양극이 관심을 끌면서 훨씬 더 많은 실리콘 함량을 채택할 것으로 기대됩니다.

컬렉터 포일, 바인더 등과 같이 배터리 셀 작동에 중요한 여러 가지 다른 재료가 있습니다. 에너지 밀도가 증가하더라도 IDTechEx는 배터리 셀에 사용되는 재료에 대한 연간 수요가 9.4배 증가할 것으로 예상하고 있습니다.

배터리 팩 재료

배터리 셀의 에너지 밀도를 높이는 것도 중요하지만, 팩 전체의 구성도 배터리 에너지 밀도를 높이는 좋은 방법입니다. 시장에서는 셀을 포장하는 데 사용되는 재료의 양이 점차 줄어들면서 셀이 차지하는 팩의 무게와 부피의 비율이 높아졌습니다.

이와 관련하여 단계 변화는 모든 셀을 직접 함께 포장하기 위해 모듈식 특성을 제거한 셀-투-팩 설계를 채택한 것입니다. 이로 인한 소재 감소에도 불구하고, EV 시장의 급속한 성장은 배터리 팩에 사용되는 많은 소재의 수요가 증가할 것임을 의미합니다.

열 관리는 셀을 최적의 작동 온도로 유지하는 데 중요하며 냉각판 및 냉각수 호스와 같은 구성 요소가 필요합니다. 셀과 냉각 구조 사이의 열 전달을 돕기 위해서는 열 인터페이스 재료가 필요합니다.

열 폭주가 셀 사이와 배터리 팩 외부로 전파되는 것을 방지하려면 수동 방화 재료가 필요합니다. 이러한 열 관리 재료 및 구성 요소를 통합하는 방법은 특히 셀-투-팩 설계를 채택하면서 단순화되고 있지만 수요가 증가함에 따라 중요한 작동 구성 요소로 남을 것입니다.