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리튬이차전지의 음극활물질은 현재까지 주로 탄소재가 사용되고 있으며, 초기에는 비정질 탄소계를 많이 사용하였으나 지금은 천연흑연과 인조흑연을 주로 사용하고 있습니다. 최근에는 흑연 재료의 이론용량 한계를 극복하고 전기화학적 반응 전위 및 수명이 우수한 재료를 개발하기 위하여 Si계 음극소재를 중심으로 한 새로운 음극 재료들이 적극적으로 고려되고 있습니다. 전기자동차용 및 ESS용 중대형 배터리 시장에서 고용량 음극 소재의 필요성이 더욱 증가하면서 기존에 쓰이던 탄소계, 흑연계 음극재 중심에서 최근에는 특히 금속복합계인 실리콘(Si)계 음극재가 업계의 주목을 받고있으며, 이 소재를 확보려는 경쟁이 치열해지고 있습니다. 이와 관련하여 실리콘 음극재를 개발하고 양산하려는 신규 진입 업체들도 계속해서 증가하고 있습니다.
Si계 고용량 소재는 2020년 초에는 10-20개 업체에서만 주로 개발하고 있었으나, 현재는 120여개 이상 업체들이 개발 및 양산 준비를 하고 있습니다. Si계 소재는 향후 전기차의 주행거리 극복을 위한 고용량 전지개발 및 급속충전 요구사항을 만족하기 위해서는 필수적으로 개발되어야만 하는 소재이며, 전기차 OEM 및 배터리 업체들은 차세대 실리콘 음극재 적용을 확대하고자 합니다.
실리콘 음극재는 2035년까지 연평균 30%의 성장률이 예상됩니다. 전체 음극재 시장에서 실리콘 음극재의 비중은 무게기준 2019년 1%에서 2030년 4%, 2035년 6%까지 확대할 전망입니다.
탄소계, 흑연계 외에 리튬 이차전지 고용량 음극 소재로 Si-C composite, Si-alloy, SiOx 가 대표적입니다. 그 중 SiOx 와 Si-alloy 는 가장 상품화에 근접되어 있으며, 일부 전지 메이커에서 전지에 적용하여 고용량 전지를 개발 중에 있으나, 아직까지 수명, 부피팽창(Swelling) 등의 문제가 있어 이를 개선하기 위한 노력을 진행 중입니다. 실리콘(Si)계 음극 관련하여 최근 업계와 학계의 관련 기술 개발 발표가 잇따르고 있고, 음극 소재 업체들도 신규기술 개발에 집중하며 머지 않아 상용화가 기대되고 있습니다.
본 보고서는 최근 이슈가 되고 있는 xEV, ESS, IT용 리튬이차전지의 음극재 시장 뿐 아니라 고용량 전지개발을 위한 Si계 음극개발 동향 및 성능향상에 대한 기술적 보고서로, 특히, Si계 고용량 음극[Si-alloy, SiOx, Si-C composite]소재 및 Pure Si 소재, Si계 음극소재용 바인더/ 집전체 기술 동향 및 복합 음극소재의 업체와 학계의 최신 개발 현황과 이를 적용한 전지의 상황 및 문제점 그리고 이를 개선할 수 있는 idea를 제공함으로 향후 고용량/고출력 전지 개발에 도움을 드리고자 합니다.
본 보고서의 Striong Point
① 리튬이차전지 음극재의 전체적인 시장 M/S 및 기술 현황 (흑연계, 실리콘계 포함)
② 고용량 Si계 음극소재 및 pure Si 기술 이슈 및 핵심 요소 기술 정리
③ 배터리사의 최신 Si계 음극소재의 기술 개발 동향
④ 향후 Si계 음극소재의 응용 분야 및 상용화 전망
⑤ 글로벌 120여개의 실리콘 음극 업체 개발 현황 및 주요 제품 소개 (기술별 분류)
⑥ Si계 음극소재용 바인더/ 집전체 기술 소개
⑦ 지역별, Application별, 종류별 Si 음극재 상세 가격 동향 파악
- Contents -
목차
1. 기술 동향
Chapter Ⅰ. 리튬이차전지 개요
1-1. 리튬이차전지 역사
1-2. 리튬이차전지 종류 및 특징
1-3. 음극재 기술 현황 및 개발 Trend
Chapter Ⅱ. 리튬이차전지 음극소재 종류 및특징
2-1. 리튬이차전지 음극소재 요구특성 및 종류
2-2. 탄소계 음극소재 특성
2-3. 금속계 음극소재 특성
2-4. 화합물계 음극소재 특성
Chapter Ⅲ. 고용량 Si계 음극소재 기술개발 현황
3-1. 고용량 리튬이차전지 개발 이력 및 방향 94
3-2. 고용량 Si계 음극소재 기본 특성
3-3. 합금계 음극재의 문제점 및 해결 방안
3-4. 고용량 Si계 음극소재 기술개발 동향 (SiOx, Si-C, Si Alloy. . . )
3-5. Si계 음극소재용 바인더/ 집전체 기술
Chapter Ⅳ. 고출력 Si계 음극소재 기술개발 현황
4-1. 고출력 음극재의 개요
4-2. 고출력 급속충전용 음극소재
4-3. 음극 관점에서 급속 충전
4-4. 급속충전 복합음극소재 개발
Chapter Ⅴ. 차세대 실리콘 음극소재 기술 이슈 및 개발 동향
5-1. SiOx
5-2. Si-C
5-3. Pure Si
5-4. 셀 전극 디자인 설계 및 주요 특성
5-5. 주요 메이저 업체실리콘 음극 특허 출원 동향
2. 시장 전망
Chapter Ⅵ. 리튬이차전지 수요 전망 Outlook (’21-’35)
6-1. 사용량 vs. 출하량 vs. 생산량 Outlook
6-2. Application별 이차전지 사용량(Installation) Outlook
6-3. Application별 이차전지 출하량(Shipment) Outlook
6-4. Application별 이차전지 생산량(Production) Outlook
Chapter Ⅶ. 리튬이차전지 음극 소재 수요 현황 (’21-’35)
7-1. Application별 음극재 수요 현황
7-2. 소재별 음극재 수요 현황
7-3. 지역별 음극재 수요 현황
7-4. 공급업체별 음극재 수요 현황
7-5. LIB 업체별 음극재 수요 현황
Chapter Ⅷ. 리튬이차전지 음극 소재 공급 현황 (’21-’35)
8-1. 음극재 전체 Supply 현황 및 Outlook
8-2. Application별 음극재 공급 현황 및 수급 전망
8-3. 소재별 음극재 공급 현황 및 수급 전망
8-4. 지역별 은극재 공급 현황 및 수급 전망
8-5. 실리콘 음극재 수급 전망 종합정리
Chapter Ⅸ. 리튬이차전지 음극소재 가격 전망
9-1. 음극재 가격 구조 (NG/AG/Si계)
9-2. 음극재 가격 동향 (NG/AG/Si계)
9-3. 지역별, 종류별, Grade별 가격 현황 (Low / Medium / High)
9-4. 음극재 업체별 가격 전망
Chapter Ⅹ. 실리콘 음극소재 가격 전망
10-1. 수요공급 modeling, drivers, adoption trends, relevant macro factors
10-2. 지역별SiOx , Si-C , Pure Si 음극재 가격 전망
10-3. Application별 SiOx , Si-C , Pure Si 음극재 가격 전망
3. 업체 현황
Chapter ⅩⅠ. 리튬이차전지 음극소재 생산업체 현황 (한국/아시아계)
11-1. 실리콘계 중심 음극재 생산업체 (한국/아시아계)
11-1-1. 대주 전자재료
11-1-2. Shin-Etsu
11-1-3. JMC (Japan Metal & Chemicals)
11-1-4. Osaka Titanium
11-1-5. SK얼티머스(Nexeon)
11-1-6. SKMG14 (SK Materials-Group14)
11-1-7. MK 전자
11-1-8. 일진전기
11-1-9. 한솔케미칼
11-1-10. 이녹스첨단소재, 티알에스, 이녹스에코켐
11-1-11. FIC신소재
11-1-12. 포스코실리콘솔루션(구 테라테크노스)
11-1-13. 티씨케이(TOKAI CARBON KOREA)
11-1-14. NM Tech (트루윈 인수)
11-1-15. KBG
11-1-16. Neo Battery Materials
11-1-17. 한국메탈실리콘
11-1-18. 이엔플러스
11-1-19. 롯데에너지머티리얼즈
11-1-20. 동진세미켐
11-1-21. SJ신소재
11-1-22. 아이엘사이언스
11-1-23. 에스머티리얼
11-1-24. ㈜HNS
11-1-25. 와이파인텍
11-1-26. 하나 머티리얼즈
11-1-27. 실리칸 - 나노브릭
11-1-28. 다보링크
11-1-29. 효성첨단소재
11-1-30. OCI
11-1-31. 카이로스
11-1-32. 나노제네시스
11-1-33. 에스앤피랩
11-1-34. EG
11-1-35. LPN
11-1-36. 그랩실
11-1-37. BSG머티리얼즈
11-1-38. 액트로
11-1-39. 시리에너지
11-1-40. KCC
11-1-41. 나노실리콘
11-1-42. 이비에스스퀘어
11-1-43. 엠지이노베이션
Chapter ⅩⅡ. 리튬이차전지 음극소재 생산업체 현황 (미주, 유럽계)
12-1. 실리콘계 중심 음극재 생산업체 (미주, 유럽계)
12-1-1. Group14 (US)
12-1-2. NEXEON (UK)
12-1-3. Sila Nano Technologies (US)
12-1-4. Enovix (US)
12-1-5. Enervate (US)
12-1-6. EO Cell (US)
12-1-7. Amprius Technologies
12-1-8. Umicore
12-1-9. One D (US)
12-1-10. Nanograf (US)
12-1-11. Leydenjar (Nether. )
12-1-12. ADVANO (US)
12-1-13. Targray (Canada)
12-1-14. StoreDot(스토어닷) (Israel)
12-1-15. Trion Battery (Canada)
12-1-16. Black Diamond Structures
12-1-17. Nanospan (US)
12-1-18. Elkem (Nor)
12-1-19. Neo Battery (Canada)
12-1-20. Global Graphene Group (US)
12-1-21. Cenate (Nor)
12-1-22. SiCONA (AU)
12-1-23. Alkegen (US)
12-1-24. pH Matter LLC (US)
12-1-25. Paraclete Energy (US)
12-1-26. E-Magy (Nether)
12-1-27. Ionblox (US)
12-1-28. Nanomakers (Fra. )
12-1-29. SiLi-ion (US)
12-1-30. Ionic Mineral Tech (US)
12-1-31. Ionobell (US)
12-1-32. The Coretec group (US)
12-1-33. Enwires (Fra. )
12-1-34. FARADPOWER (US)
12-1-35. SilLion (US)
12-1-36. Talga (AU)
12-1-37. SGL Carbon SE (Ger)
12-1-38. Himadri Specialty Chem (India)
12-1-39. Coreshell(코어쉘) (US)
12-1-40. BASF (Ger)
Chapter ⅩⅢ. 리튬이차전지 음극소재 생산업체 현황 (중국계)
13-1. 실리콘계 중심 음극재 생산업체 (중국계)
13-1-1. BTR
13-1-2. ShanShan
13-1-3. Zichen (hanghai Putailai)
13-1-4. Shinzoom (Hunan Zhongke Electric)
13-1-5. Kaijin
13-1-6. Shenzhen XFH
13-1-7. ECH
13-1-8. Dowstone
13-1-9 Luoyang Lianchuang
13-1-10. ZETO, Zhengtuo
13-1-11. Solid
13-1-12. IOPSILION, Tianmu
13-1-13. iAmetal
13-1-14. Guibao
13-1-15. Shinghwa
13-1-16. Gotion
13-1-17. Jereh
13-1-18. Kingi
13-1-19. Carbon One
13-1-20. Dongdao
13-1-21. HYQC
13-1-22. Epuno
13-1-23. Yuling
13-1-24. CPS
13-1-25. Novusilicon
13-1-26. Changhong
13-1-27. Geyuan
13-1-28. Zhongning Silicon
13-1-29. Detubo
13-1-30. Guiying
13-1-31. AMT
13-1-32. Boundary
13-1-33. Litan
13-1-34. Jili
13-1-35. Qufarui
13-1-36. Leina
13-1-37. Jiangxin New Materials
13-1-38. Zhide Battery
13-1-39. Guojia
13-1-40. Huazhi
