LFP라고 얕보지 마 #1

Summary

- 최근 중국 배터리 시장에서는 LFP 배터리를 선호하는 추세

- 배터리 제조 비용 증가를 비롯해 최근 LFP 배터리 기술이 크게 좋아진 덕분

- 이러한 추세에 맞춰 CATL, BYD 등 중국 기업은 LFP 시장 확대를 위한 기술 개발 진행

 

© iStock

 

｜ 중국 내 LFP 시장의 확대

① LFP 배터리 기술 발전 최근 중국에서는 배터리 원가, 안전성 및 성능상의 이점으로 인해 공급망을 단순화하고 파워트레인 비용을 절감하는 LFP를 선호하는 추세이다. LFP는 과거부터 안전성이 중시되고 저밀도 적재 공간을 가진 버스 및 경트럭과 같은 대형 차에 주로 적용돼 왔다. 하지만, 최근 LFP 블레이드 배터리의 기술이 획기적으로 발전하고 배터리 용량이 증가하면서 중국 내 승용차 군 NCM 배터리가 LFP 배터리로 전환되는 계기가 됐다. 그 결과 2021년 현재까지 중국 전기차의 LFP 탑재는 NCM과 비교할 때 약 3배 이상 성장했다. (정책적인 영향도 있었던 것으로 파악된다.)

 

* NCM 배터리 (삼원계 배터리) : 리튬 이온 배터리 중 니켈·코발트·망간 등 세 가지 물질을 섞어서 양극재를 만든 배터리. 통상 LFP에 비해 에너지 밀도가 높아 더 진보된 기술로 분류된다.

* LFP 배터리 (리튬인산철 계열 배터리) : 리튬 이온 배터리 중 리튬인산철을 활용한 배터리

- 출처: 한경 경제용어사전

 

자료:CPCA

 

LFP 배터리는 중국에서 1월 3.3GWh(전체의 38%)에서 8월 7.2GWh(57%)로 증가했다. NCM은 1월 5.4GWh, 8월 5.3GWh로 변동 없는 모습을 보여주고 있다.

 

 

 

② 배터리 제조비용 상승 LFP가 확대되고 있는 다른 원인은 배터리 제조비용 상승으로 추정된다.
아래 표에서 보이듯이 양극재 가격은 연초 대비 30%, 인조 흑연은 31% 올랐다. 전해액의 경우 NCM 65%, LFP 88% 상승했다. 이러한 이유로 삼원계 각형 배터리 팩 가격은 연초 대비 2%, LFP 팩 가격은 1% 증가하게 됐다. 소재의 가격 상승은 NCM 배터리 제조업체들의 수익성에 직접적인 영향을 줬고, LFP는 NCM 대비 1008bps나 높은 이익률을 보이며 LFP로의 변화를 가속화했다.

 

 

중국 NCM 배터리 제조업체의 수익은 1월 Wh 당21위안에서 6월 0.14위안으로 하락, LFP 제조업체의 수익은 1월 Wh 당 0.21위안에서 0.18위안 기록

 

LFP 배터리 셀의 총 수익은 1월에 5억 3600만 위안(약 981억 원)에서 6월 7억 9500만 위안(약 1455억 원)으로 증가했고, NCM은 8억 3600만 위안(약 1530억 원)에서 8억 1200만 위안(약 1486억 원)으로 감소했다.

 

 

｜ LFP 시장 확대를 위한 중국 업체들의 기술 개발 노력

CATL과 BYD를 중심으로 CATL과 BYD는 모듈을 줄이거나 건너뛰어 생산 비용을 낮추는 CTP(cell-to-pack) or 블레이드 배터리 시스템을 개발하여 비용과 에너지 밀도를 개선했다. CATL의 CTP 기술은 생산 부품 사용량을 40% 줄였으며 공간 활용률은 15~20%, 생산 효율성은 50% 높였다. 또한 BYD의 블레이드 배터리는 체적 밀도를 50% 개선하고 생산 비용을 20~30% 절감했다. 블레이드 배터리를 상용화한 최초의 차량 모델인 BYD Han은 최대 605km까지 주행할 수 있어 하이니켈 3원계 배터리를 사용하는 다른 전기차와 비슷한 주행거리를 확보하게 됐다.

 

자료: GGII

 

CTP LFP 배터리는 NCM 배터리와 유사한 주행거리를 제공함, 자료: GGII

 

끌릴 수밖에 없는 LFP 배터리 최근 여러 발표에 따르면, LFP는 출력밀도 NCM811대비 90% 선까지 올라왔고 셀투팩으로 조립한 경우 NCM811파우치 대비 95% 수준으로 용량 탑재할 수 있다. NCM은 발열 관리를 좀 더 잘해야 하니 쿨링 시스템이 LFP보다 좀 더 복잡한데 그럼에도 그동안 NCM에서 셀투팩 대신 모듈을 활용한 이유는 충돌 등 외부 충격 시 모듈 프레임이 버퍼 효과를 가져오기 때문이었다. 이와 달리 LFP는 NCM보다 화재에 덜 취약해서 셀투팩하기 편하다.

 

LFP와 NMC의 발열 테스트 비교 영상

 

테슬라의 LFP 차량을 분해 분석한 것을 보면, 대당 중량이 100kg 증가했다. 배터리 용량은 6~7% 감소, 주행거리는 10% 감소, 비용은 30% 절감되니 전기차 업체들로서는 안 쓸 이유가 없을 듯하다.

 

자료: @Troy Teslike 트위터

 

출력밀도 개선 여지는 NCM이 더 있지만 당장의 성능은 LFP+ 셀투팩이 높다. 모델3 기준 주행거리를 5% 감소하고, 배터리팩 가격은 15~20% 절감하게 되니 이익이 많이 남지 않는 전기차 업체들에게는 매력적으로 보일 것이다.

 

* 다음 편에 이어집니다.