SMM 뉴스, 11월 10일:
주요 내용: LATP는 비용 및 합성상의 이점을 활용하여 전고체 및 반고체 배터리의 분리막 코팅 및 전극 첨가제로 빠르게 채택되고 있습니다. 현재 시장 규모는 제한적이며, 대략 억 단위 수준으로, 주로 리튬 음극과의 불안정성 및 LLZO와 같은 기술과의 경쟁에 의해 제약을 받고 있습니다. 이는 중단기적으로 중요한 전환 소재 역할을 합니다.
LATP, 즉 인산 알루미늄 티타늄 리튬은 층상 알루미늄 티타늄 인산염으로, NASICON 유형의 산화물 고체 전해질입니다. 고비용의 LLZO 계열과 비교할 때, LATP는 합성이 용이하고 원료 비용이 낮아 전고체 및 반고체 배터리에서 널리 사용됩니다.
동시에, 공정이 간단하고 합성 비용이 저렴하여 많은 기업들이 이를 가공 및 생산함으로써 전고체 배터리 산업에 "참여"하고 있습니다.
I. 합성 방법이 얼마나 간단한가:
LATP는 일반적으로 침전 반응과 저온 소결 공정을 통해 제조됩니다. 수산화물은 한 용매에서 다른 용매로 옮겨져 점성 용액을 형성하며, 저온 소결 중에 물질이 침전하여 다공성 금속 산화물 입자를 형성하고, 그 특성은 첨가제로 조정할 수 있습니다.
1. 건식 혼합법: LATP 원료를 유기 알코올 분말(예: 폴리비닐알코올) 및 무기 약산 분말과 직접 혼합한 후 소결하여 습식 볼 밀 분산 단계를 제거합니다. 이 방법은 공정 흐름을 단순화하지만, 재료 분해를 피하기 위해 소결 온도를 제어해야 합니다.
2. 졸-겔법: 전구체의 가수분해 및 중축합을 통해 졸을 형성한 다음, 건조 및 소성을 통해 생성물을 얻습니다. 이 방법은 재료의 균일성과 높은 순도를 달성할 수 있지만, 여러 단계가 필요하고 시간이 오래 걸립니다.
3. 고상 반응법: 리튬 소스, 알루미늄 소스 및 기타 원료를 혼합하여 고온에서 반응시킵니다. 일부 공정에서는 리튬 휘발을 줄이고 에너지 소비를 낮추기 위해 "저온 고상 분위기 소결"을 통합합니다. 이 방법은 대규모 생산에 적합하지만, 전도도와 안정성을 향상시키기 위해 도핑 원소(예: 게르마늄, 루테튬)의 최적화가 필요합니다.
II. 참여 업체: 국내외 다수이며, 해외 참여 업체는 주로 일본과 독일입니다.
LATP를 생산하는 기업들은 일반적으로 특수 세라믹, 정밀화학 또는 배터리 소재 분야에 깊은 전문성을 보유하고 있습니다. 이들의 생산 설비는 무기 소재 합성 및 리튬배터리 양극·음극재 합성에 사용되는 장비와 유사합니다.
1. 해외 기업: 오하라(일본: Ohara Corporation)
오하라(일본: Ohara Corporation): 글로벌 LATP 분야의 벤치마크이자 상업화 선두 기업입니다. 오하라는 LATP 유리-세라믹 시트(IC-STM)를 상업적으로 공급할 수 있는 최초이자 현재 가장 잘 알려진 기업입니다. 많은 대학 연구실과 기업 R&D 부서에서 고체 배터리 연구에 오하라의 제품을 사용하고 있습니다. 제품 특징: 유리 공정을 통해 제조되며 치밀한 구조와 높은 강도가 특징입니다. 미쓰이 긴조쿠(일본: Mitsui Kinzoku): 일본의 주요 비철금속 및 전자소재 기업으로, 황화물 및 산화물 전해질을 포함한 고체 배터리 소재 분야에서 포괄적인 포트폴리오를 구축하고 있습니다. 산화물 전해질 분야에서 깊은 기술력을 보유하고 있습니다.
AGC(일본: 아사히 글라스): 일본의 유리 및 세라믹 소재 대기업으로, 특수 유리 및 세라믹 기술에서 오하라와 유사하며 고체 배터리용 산화물 전해질 소재를 적극 개발하고 있습니다.
바스프(독일: BASF): 위상: 세계 최대 화학 기업으로, 배터리 소재 사업부에서 다양한 배터리 기술 경로에 대해 심층 연구를 진행하고 있습니다. 인수 합병 및 내부 R&D를 통해 BASF는 다수의 특허를 보유하고 있으며, 산화물 시스템을 포함한 고체 배터리 전해질 분야에서 상당한 기술적 포트폴리오를 갖추고 있습니다.
쇼트(독일: Schott Group): 위상: 오하라와 유사한 특수 유리/유리-세라믹 제조업체로, 얇고 치밀한 산화물 전해질 시트를 생산할 기술적 역량을 보유하여 잠재적인 LATP 공급업체로 평가받고 있습니다.
2. 중국 기업: 웨리온 뉴에너지와 칭타오 에너지가 선도하며 BTR, 톈무, 진룽위, 란구 등 약 100개 기업 참여
웨리온 뉴에너지: 중국 고체 배터리 산업의 선도 기업 중 하나입니다. 대표 제품은 반고체 배터리이지만, 기술 로드맵은 산화물 전해질 시스템을 포괄하고 있으며 니오(NIO)와 협력하여 반고체 배터리를 탑재한 차량 모델을 출시했습니다. LATP 등 산화물 전해질에 대한 심층 R&D 및 응용을 진행하고 있습니다.
칭타오 에너지: 산화물 전해질 기술 경로에서 시작하여 양산 라인 구축을 완료했습니다. 칭타오의 고체 배터리 제품은 상하이자동차(SAIC) 등의 완성차 제조업체 차량에 적용되었습니다. 핵심 전해질 소재로는 LLZO 및 LATP와 같은 산화물 시스템이 포함됩니다.
3. 시장 수요
현재 LATP는 주로 분리막, 양극, 음극에 사용됩니다. 분리막 코팅의 경우 알루미나를 대체하여 더 나은 효과를 제공하며, 비용은 알루미나 대비 2~3배 높습니다. m²당 코팅량 2~5g을 기준으로 시장 수요는 3천~5천 톤 수준으로 추정됩니다. 양극 및 음극 코팅의 경우, 질량 비율 0.5%~5%(2%로 추정) 기준으로 GWh당(삼원계 배터리를 예로 들면) 추가 사용량은 60kg입니다. 전체 배터리의 30%가 이러한 추가가 필요하다고 가정하면 그 규모는 1만 톤에 달합니다. 전반적으로 시장 수요는 높지 않습니다. 사양 요구사항: D50 기준 600nm~800nm(즉, 0.6μm~0.8μm) 분말 타입이 있으며, 슬러리는 더 미세한 입도를 가집니다. 가격은 kg당 200위안으로 계산되며, 고급 시장 가치는 20억~40억 위안 수준입니다. LLZO 등 제품과의 대체 관계를 고려하면 시장 규모는 10억 위안 수준으로 추산됩니다.
SMM 전망에 따르면, 전고체 배터리 출하량은 2028년까지 13.5GWh에 도달할 것으로 예상되며, 반고체 배터리 출하량은 160GWh에 달할 전망입니다. 2030년까지 글로벌 리튬이온 배터리 수요는 약 2,800GWh로 추정되며, 2024년부터 2030년까지 전기차, ESS, 가전제품 분야 리튬이온 배터리 수요의 연평균 성장률은 각각 약 11%, 27%, 10%입니다. 글로벌 고체 배터리 침투율은 2025년 약 0.1%에서 2030년까지 전고체 배터리 기준 약 4%에 도달할 전망입니다. 2035년까지 글로벌 고체 배터리 침투율은 10%에 근접할 수 있습니다.
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