출처 : https://media.monex.co.jp/articles/-/19188

1. 현재의 전기자동차용 배터리는 한국과 중국의 점유율이 높음

2. 전고체 전지 개발에서 일본이 만회할 여지

3. BASC 깃발을 내걺. 일본계 서플라이어의 추격

4. 구독형 결제에 대응하는 배터리 교환식의 움직임에도 주목

 

▣ 현재의 전기자동차용 배터리는 한국과 중국의 점유율이 높음

 

QUICK 기업 가치 연구소에서는 전기자동차(BEV) 시장에서의 생존 전략 중 가장 중요한 것을 탑재하는 배터리의 성능이라고 판단하고 있다. 배터리는 BEV 제조 비용의 30~40%를 차지하며, 이 비용을 절감하는 것이 BEV의 가격 경쟁력으로 직결된다. 그에 더해 배터리 성능이 항속거리 및 충전 시간의 길이 등에도 영향을 미친다.

 

그처럼 배터리의 중요성이 높기 때문에, 자동차 회사들도 배터리 조달 전략을 책정, 실행에 옮기고 있다. 조달 전략은 크게 나누면 (1) 내제, (2) 외제, (3) 배터리 제조사와의 합병회사 설립, 이렇게 3가지이다.

 

(1) 내제를 표명하고 있는 것은 도요타(7203), 폭스바겐, 메르세데스 벤츠, 테슬라, BYD이다. 다만, 내제를 결정한 자동차 회사도 내제에 고집하지 않고 (2)와 (3)을 조합하는 경우가 많다.

 

(2)의 외부 조달처인 BEV용 배터리 제조사의 국제 점유율은 그림1과 같으며, 일본계 기업 중에서는 테슬라에 공급하며 토요타와의 합병회사도 설립한 바 있는 파나소닉(6752)이 3위에 올라 건투하고 있지만, 중국과 한국 세력이 큰 점유율을 차지하고 있는 실정이다.

 

<그림> 자동차용 배터리 메이커의 제휴 및 거래 관계

 

또한 (3)과 관련해서도 GM이 LG에너지솔루션, 포드는 SK이노베이션, 스텔란티스는 LG 에너지솔루션, 삼성SDI, 오토모티브 셀 컴퍼니(메르세데스 벤츠와 에너지 대기업인 프랑스 토탈의 합병회사), 폭스바겐은 스웨덴 노스볼트 등과 연계하여 대형 설비 투자를 실시하겠다고 발표했다.

 

또한 일본계 자동차 회사의 움직임을 확인해 보면, 토요타는 파나소닉에 더하여 중국에서는 CATL과 BYD, 국내에서는 GS유아사, 도시바, 토요타 직기와 협조 및 연계하여 전지 조달 체제를 마련하고 있다고 표명했다. 닛산자동차는 출자하는 엔비전 AESC로부터 배터리를 공급받고 있으며, 혼다도 연계하는 GM의 BEV용 배터리 ‘알티움’을 채용하여 공동 개발한 BEV2 차종을 2024년 모델로 북미 시장에 투입할 예정이라는 점, 중국에서는 포괄적 전략 얼라이언스 계약을 체결하고 있는 CATL과 배터리에 대한 연계를 더욱 강화할 것이라는 점을 시사했다.

 

▣ 전고체 전지 개발에서 일본이 만회할 여지

 

BEV의 주요 배터리가 발화할 가능성이 있음을 지적받고 있다

 

현재 주로 사용되는 배터리는 리튬이온 전지인데, 단점도 지적받고 있어 자동차 회사들이 차세대 배터리를 개발하기 위해 적극적으로 힘쓰고 있다. QUICK 기업 가치 연구소에서는 차세대 배터리로서 가장 유력한 것으로 전고체 전지를 꼽는다. 리튬이온 전지의 전해질(양극과 음극 사이에 위치하며 리튬이온 전지가 왕래한다)은 액체다. 이 액체 즉 전해액은 누출 및 발화의 위험성이 있어 안전 대책이 필요하다.

 

실제로 리튬이온 전지로 인한 BEV의 발화 사고가 해외에서 잇달아 확인되고 있다. 그에 더해 리튬이온 전지는 고온 상태가 계속되면 열화되며, 저온 상태에서는 리튬이온의 움직임이 둔해져 충방전 반응이 늦어지는 등 작동 온도 범위가 좁아 온도 관리도 해야 하기 때문에, 비용이 많이 들어간다.

 

전고체 전지로 전환함으로써 발화의 리스크를 줄인다

 

이러한 전해액을 고체 전해질로 전환한 것이 전고체 전지다(그림2 참조). 이렇게 전환함으로써 발화의 위험성이 사라지고, 작동 온도 범위도 넓어져 온도 관리도 필요치 않게 된다. 전해질의 유력한 후보로 거론되는 것으로는 산화물계와 황화물계 재료가 있는데, 높은 출력이 가능한 황화물계가 차량 탑재용 배터리의 정석이라 할 수 있다.

 

닛산자동차, 토요타, 혼다가 전고체 전지의 도입을 발표

 

그러한 상황에서 닛산자동차는 2021년 11월에 장기 비전 ‘Nissan Ambition 2030’을 발표했다. 2028년까지 자사에서 개발한 전고체 전지를 탑재한 BEV(전기자동차)를 시장에 투입할 계획이라고 표명했다. 자사에서 개발한 전고체 전지는 기존의 리튬이온 전지에 비해 충전 시간을 3분의 1로 단출할 수 있고, 에너지 밀도도 2배가 될 것으로 보인다. 전고체 전지의 비용은 2028년에 1kWh당 75달러를 목표로 하고 있으며, 그 후에는 BEV와 휘발유 차량의 비용을 비슷한 수준으로 만들기 위해 1kWh당 65달러로까지 절감시킬 계획이다. 먼저 2024년에 요코하마 공장에서 시범 생산 라인을 도입할 예정이다.

 

토요타는 닛산자동차의 발표보다 앞선 2021년 9월에 전지 개발ㆍ공급에 관한 설명회를 개최했다.

거기서 토요타는 개발 중인 전고체 전지가, 이온의 움직임이 심플하고(빠르고) 고전압 및 고온에 대한 내성이 있으며, 고출력화, 항속거리 장기화, 충전 시간 단축을 기대할 수 있다고 이야기했다. 한편 고용량 전지에는 장기간 용하면 고체 전해질과 음극 활물질의 간극이 발생하여 수명을 확보하기 어렵다는 과제가 있기 때문에, 새로운 재료를 개발 중이다. 과제를 극복하게 되면, 2020년대 후반에는 먼저 HEV(하이브리드차)에 탑재하고, 그 후에 BEV에 탑재할 예정이다.

 

혼다도 2021년 4월에 있었던 신임 사장 취임 회견에서 BEV의 뛰어난 제품 경쟁력을 확보하기 위해 독자적으로 전고체 전지 연구를 진행하고 있다고 설명했다. 2021년도에 실증 라인에서의 생산 기술을 검증했고, 2020년대 후반에 모델에 채용할 수 있도록 연구를 가속화하고 있다.

 

전고체 전지 개발은 닛산자동차가 리드한다. 외국과의 경쟁에도 돌입했다

 

QUICK 기업 가치 연구소는 닛산자동차가 BEV에 대한 탑재에 자신감을 보이며 구체적인 성능 수치를 공개한 것을 봤을 때, 닛산자동차가 전고체 전지 개발에 있어 한걸음 앞서나가고 있다는 인상을 받았다. 다만 현재로서는 차량 탑재용 전고체 전지의 실용화가 이루어지지 않았고, 단순히 회사 측의 설명만을 그대로 받아들이는 것은 위험하기 때문에, 앞으로의 차량 탑재용 전지의 개발 동향을 계속 주시할 필요가 있다고 생각한다.

 

또한 해외의 자동차 기업도 살펴보면, 폭스바겐이 전고체 전지를 개발하는 퀀텀 스케일에, 포드와 BMW는 솔리드 파워에, 스텔란티스와 메르세데스 벤츠는 팩토리얼 에너지에 출자하고 있다. 메르세데스 벤츠는 대만 프롤로지움과의 공동 개발도 발표하는 등, 국제적인 개발 경쟁이 시작되고 있다.

 

▣ BASC 깃발을 내걺. 일본계 서플라이어가 추격

 

일본계 기업은 차량 탐재용 배터리에서 존재감이 크지 않은 상황이지만, 이를 타파하는 움직임이 있다. 바로 2021년 4월에 BASC(전지 공급체인 협의회)가 발족한 일이다. 회원 기업으로는 도시바, GS유아사, 파나소닉과 같은 배터리 기업뿐 아니라 배터리 재료를 취급하는 도레이, 아사히카세이, 스미토모 금속광산, 종합 상사 미쓰이 물산, 미쓰비시 상사, 자동차 회사 닛산자동차, 토요타(앞서 기술한 배터리 자회사 2곳이 참여), 혼다까지 유력 기업들이 있다. 국제적인 경쟁력을 강화하기 위한 정책 제언을 실시, 전지 공급체인 전체의 발전을 지향하고 있다.

 

또한 일본 정부도 ‘그린 성장 전략’에서 성장이 기대되는 분야로 차량 탑재용 배터리를 선정했다. 차량 탑재용 배터리를 양산하려면 소재부터 제조까지 거액의 투자가 필요하며, 중국 등에서는 정부의 넉넉한 보조금으로 인해 전지 산업이 확립되고 있다. 일본에서도 정부와 산업계가 일체가 되어 실시함으로써, 점유율을 만회할 수 있을지 주목하고 있다.

 

▣ 구독형 결제에 대응하는 배터리 교환식의 움직임에도 주목

 

중국의 신흥 BEV 전문 회사 NIO가 적극적인 태도를 보이는 배터리 교환식

 

마지막으로 소개하고자 하는 것은 현재 주류인 리튬이온 전지의 단점을 보완하는 새로운 시책인 배터리 교환식에 대한 시책이다. 배터리 교환식을 채용하면, 구독 형식으로 지불함으로써 초기 차량 판매 가격을 낮출 수 있으며, 오랜 충전 시간에서도 해방될 수 있다.

 

배터리 교환식은 중국의 신흥 BEV 전문 회사 NIO가 적극적으로 임하고 있다. 당사는 2021년 12월에 개최된 ‘NIO DAY 2021’에서 733개의 배터리 교환 스테이션(그림1 참조)을 설치했다고 발표했다. 지금까지 550만 회 이상의 배터리 교환 실적을 가지고 있으며, 평균적으로 하루에 2만 회 이상, 4.2초에 한 번, 배터리를 교환하고 있다고 한다.

 

중국에서는 배터리 교환식의 인프라 정비를 고려할까

 

대형 BEV용 배터리 회사인 중국의 CATL도 2022년 1월에 배터리 교환 솔루션 ‘EVOGO’를 발표했다. 중국의 10개 도시에서 먼저 서비스를 시작할 예정이다. 판초콜릿처럼 생긴 항속거리가 200km인 교환식 배터리를 개발했다. 세계에서 판매되고 있는 BEV 플랫폼 기반 차종의 80%와 호환되며, 향후 3년간 세계에서 발매되는 BEV 플랫폼 기반 차종 전체에 대응한다. 배터리 교환 스테이션은 자동차 3대 공간이면 설치할 수 있고, 배터리를 한 번 교환하는 시간은 1분이면 된다.

 

QUICK 기업 가치 연구소에서는 차량 탑재용 배터리에서 국제적인 점유율을 가진 CATL이 배터리 교환식을 정식으로 도입하겠다고 표명함에 따라, 중국 시장이 배터리 교환식의 인프라를 정비할 공산이 크다고 보고 있다. 가령 배터리 교환식이 보급되게 되면, 앞서 기술한 전고체 전지를 개발할 필요가 없어지기 때문에, 그 동향에 주의해야 한다.

 

이륜차의 배터리에서는 대만의 고고로와 혼다가 주목할 만하다

 

이륜차에서도 배터리 교환식을 채용하려는 움직임이 있다. 대만의 고고로가 앞서 나가고 있는데, 혼다도 적극적으로 임하고 있다. 혼다는 탈착식 가반 배터리 ‘모바일 파워팩’을 개발했다. 실증실험은 필리핀, 인도네시아, 인도에서 실시하였다. 이러한 실증실험의 결과를 고려하여 2022년 전반부에 인도에서 전기 삼륜 택시를 대상으로 전지 용량을 증가시킨 신형 ‘모바일 파워팩 e:’를 사용하여 배터리 점유 사업을 시작했다.

 

QUICK 기업 가치 연구소에서는 동남아시아 및 인도에서 이륜차의 점유율이 높은 혼다가 본격적으로 임한다면, 해당 지역에 배터리 교환식 이륜차가 보급되어, 배터리 교환 스테이션도 정비될 여지가 충분히 있다고 본다. 장기적으로는 인프라를 이용하여 사륜차에도 호환할 것으로 생각되며, 앞으로 그 동향에 주목해야겠다.