글로벌 전기차 시장의 확대와 IRA(미국 인플레이션 감축법)의 수혜로 2차전지 관련주에 대한 관심은 뜨겁습니다.
오늘은 2차전지 리튬 관련주에 대하여 핵심소재별로 정리해 보겠습니다. 리튬 배터리 소재 관련주는 양극재, 음극재, 전해질, 분리막 등 네 가지로 구분됩니다.
2차전지 리튬 관련주
리튬 배터리 구성 및 원리
2차전지로 사용되는 리튬 배터리는 충전과 방전을 반복할 수 있는 전지입니다. 양극재와 음극재 사이의 전해질을 통하여 리튬 이온이 이동하는 전기적 흐름에 의하여 전기가 발생합니다.
충전상태는 양극에 있는 리튬이 이온화하여 전자와 음극으로 이동하는 것입니다. 방전상태는 음극에 있는 리튬이 전자와 양극으로 이동하면서 에너지를 생산하고 전기모터를 돌리는 것입니다.
양극재는 리튬이온소스로 배터리의 용량과 전압을 결정합니다. 리튬 배터리는 리튬의 화학적 반응으로 전기를 생산하는데 리튬이 들어가는 공간이 양극입니다.
리튬은 원소 상태에서 불안정하기 때문에 리튬과 산소가 만난 리튬산화물이 활물질로 사용됩니다.
음극재는 양극에서 나온 리튬이온을 저장했다가 방출하면서 전류를 흐르게 하는 역할을 합니다.
배터리가 충전상태일 때는 리튬이온은 음극에 존재하며 음극에서 양극으로 이동하면서 전기를 발생합니다.
음극재로는 흑연, 그래파이트, 실리콘 등이 소재로 사용됩니다. 전해질은 리튬이온을 이동할 수 있도록 돕는 매개체 역할을 합니다.
리튬이온은 전해질을 통하여 이동하고 전자는 도선을 통하여 이동합니다. 분리막은 양극과 음극이 서로 섞이지 않도록 막아주는 역할을 합니다.
미국 리튬 관련주
지난해에 조 바이든 미국 대통령이 미국 내에서 배터리를 생산하는 업체들에 엄청난 규모의 지원을 하겠다고 약속합니다.
미국 내 리튬 관련주 Top3 종목은 Sigma Lithium, SQM, Albemarle(NYSE ALB) 등입니다.
Sigma Lithium은 브라질의 Grota do Girilo 광산 단독 개발업체입니다. SQM은 호주에서 채굴하는 칠레업체이고 Albemarle는 세계 최대 리튬 생산업체입니다.
그리고 미국이 인플레이션 감축법(IRA)를 발표하면서 전기차 관련주들에 대한 관심이 높아지고 있습니다.
IRA는 보건, 청정에너지, 조세 등 크게 세 가지 핵심분야로 구분됩니다.
의약품, 에너지 분야의 비용 인상 억제와 감소 및 세액공제 등의 직접적인 가계 지출 축소를 목표로 합니다. 취지는 미국의 비관세 장벽을 높이 쌓는다는 의도입니다.
북미에서 조립한 전기차는 보조금으로 최대 7,500달러를 지급합니다. 보조금을 받기 위해서는 두 가지 조건을 충족해야 합니다.
먼저 부품의 경우에는 북미에서 절반 이상을 제조하거나 조립해야 합니다. 광물인 경우에는 미국이나 미국과 FTA가 체결된 국가 중에서 추출하거나 가공해야 합니다.
둘 중 하나만 50% 이상 부가가치가 나오면 조건을 충족합니다. 두 조건을 충족하면 100%, 하나의 조건만 충족하면 50%입니다.
우리나라 기업들이 제조하는 양극재와 음극재는 배터리부품으로 미국으로 수출해서 현지에서 만들고 있기 때문에 큰 변화가 없는 셈입니다.
그동안 국내 배터리 업계에서 걱정했던 것이 핵심광물에 속하는 양극활물질과 같은 재료들을 미국 본토에서 생산해야 하는 경우였는데, 이번 세부지침을 통해서 불확실성이 해소되었습니다.
2차전지 양극재 관련주
리튬 배터리 원가의 40%를 차지하는 양극재는 전기차의 주행거리와 출력 등을 결정하는 핵심소재입니다.
양극재는 리튬이 들어가는 공간으로 배터리 충전시에 리튬이 음극으로 이동합니다.
양극재는 구성하는 원료에 따라 성능과 특성이 좌우됩니다. 에너지밀도를 결정하는 니켈, 안정성을 높이는 코발트와 망간, 출력특성을 향상하는 알루미늄 등의 원료 비율에 따라 용량, 안정성, 가격경쟁력이 달라집니다.
비싼 코발트 대신에 니켈 비중을 올리는 하이니켈 삼원계 양극재가 주목받고 있습니다.
국내 양극재 소재 생산업체들은 하이니켈 삼원계 양극재를 양산하면서 글로벌 시장을 주도하고 있습니다.
양극재 관련주는 에코프로비엠, 포스코퓨처엠, 웰크론한텍, 엘앤에프, 코스모신소재, 백광산업 등이 있습니다. 현재 대장주는 에코프로비엠으로 보아야 합니다.
음극재 관련주
음극재 소재로는 꾸준하게 흑연이 가장 많이 사용되고 있습니다. 흑연은 아주 규칙적인 형태의 층상구조로 리튬이온이 음극으로 이동하는 과정에서 음극에 도달한 리튬이온은 흑연층 사이에 저장됩니다.
리튬이온이 들어간 흑연은 팽창되어 미세하게 부피가 늘어나며 이 과정의 반복을 통하여 배터리 수명도 감소합니다.
즉 배터리 수명에 있어서 음극재가 가장 중요합니다.
그래서 최근 배터리 업계는 배터리 수명연장을 위하여 새로운 음극활 소재 개발을 진행하고 있습니다. 최근 가장 주목받는 활물질이 실리콘입니다.
흑연은 탄소 6개당 리튬이온 1개를 저장하지만, 실리콘은 1개당 리튬이온 4.4개 저장이 가능합니다.
흑연의 경우 출력이 낮고 수명이 길지만, 실리콘은 출력과 용량이 크고 수명이 짧습니다. 현재 두 가지 물질의 장단점을 합친 음극활 물질 개발이 진행 중입니다.
음극재 관련주는 포스코퓨처엠, 대주전자재료, 한솔케미칼, 애경케미칼, SKC, 나노신소재 등이 있습니다. 현재 대장주는 포스코퓨처엠으로 보아야 합니다.
2차전지 전해질 관련주
전해질은 염, 용매, 첨가제로 구성되어 있습니다. 염은 리튬이온이 이동할 수 있는 통로 역할을 합니다. 리튬 염은 음이온의 크기가 크고, 이온전도도가 우수한 LiPf6(육불화인산리튬)를 상업용 전해질의 표준으로 사용합니다.
염은 유기용매에 쉽게 용해 및 해리(화합물이 이온으로 분리되는 현상)가 되어야 합니다.
용매는 염을 잘 용해시켜 리튬이 원활하게 이동할 수 있도록 도와주는 역할을 합니다. 보통 리튬이온 배터리 속 염을 용해시키는 물질로는 유전율과 점도가 높은 고리형 카보네이트를 기본 용매로 합니다.
첨가제는 특정 목적을 위하여 소량으로 첨가되는 물질입니다. 양극이나 음극 표면에 보호막을 형성하는 역할을 합니다. 이를 통하여 리튬이 양극과 음극 사이를 원활하게 이동할 수 있도록 도와줍니다.
전해질 관련주는 천보, 솔브레인, 동화기업, 후성, 엔켐, 켐트로스 등이 있습니다. 현재 대장주는 천보로 보아야 합니다.
분리막 관련주
분리막은 절연 소재의 얇은 막으로 네 가지 역할을 합니다. 첫 번째는 배터리 내부에서 양극과 음극이 접촉하지 않도록 분리하는 역할입니다.
두 번째는 분리막은 우리 눈에는 보이지 않지만 미세한 기공을 가지고 있어서 그 구멍을 통하여 리튬이온이 양극과 음극 사이를 이동할 수 있도록 하는 역할을 합니다.
세 번째는 배터리 내부온도가 일정 수준 이상 올라가면, 분리막 표면에 위치한 기공들이 막혀서 리튬이온의 이동을 차단하여 내부적으로 쇼트발생을 방지하는 역할을 합니다.
마지막으로 높은 기계적 강도를 지니고 있어서 강한 힘을 받을 때 배터리 내부에서 발생하는 부산물이나 이물질들을 막아서 안정성을 확보하는 역할을 합니다.
분리막 관련주는 SK아이이테크놀로지, 더블유씨피, 에스에이티이엔지, 엔바이오니아, 피엔티, 대한유화 등이 있습니다. 현재 대장주는 SK아이이테크놀로지로 보아야 합니다.
