새로운 유형의 배터리인 리튬망간철인산염은 리튬철인산염의 유전자 변이에서 유래되었습니다. 이 배터리는 더 높은 전압 플랫폼, 더 높은 에너지 밀도, 그리고 우수한 저온 성능을 가질 뿐만 아니라, 리튬철인산염의 높은 안전성과 저렴한 비용이라는 장점도 그대로 유지합니다. 현재까지는, 고양이, BYD, 테슬라 등 세계 유수의 제조업체들이 이미 계획을 발표했습니다. 그리고 이 새로운 트랙은 이제 온통 연기로 가득 차 있어요.
CATL의 M3P 배터리는 체리와 화웨이 모델에 사용되고 있습니다. CATL은 올해 초 이 사실을 공개했습니다. 지난해 8월, 산업정보화부는 제374차 '도로용 자동차 생산 기업 및 제품 공고'를 발표하여 신제품 공고를 내렸습니다. 체리 싱지위안 ES와 체리와 화웨이가 공동 개발한 최초의 순수 전기차인 지지에 S7에는 CATL의 M3P 배터리, 즉 삼원계 리튬 이온 + 철망간인산염 리튬 배터리가 탑재되었습니다.
2024년부터, 체리 싱투 야오광, 샹지에 S9, 지지에 R7을 비롯한 많은 신형 모델에도 리튬 철 망간 인산염 배터리가 탑재되었습니다. 이는 리튬철망간인산염 배터리의 상용화 과정이 더욱 가속화되고 있음을 보여줍니다. 더 나아가 테슬라 모델 3 역시 리튬철망간인산염 배터리를 사용할 계획이어서, 이 기술이 전기차 분야에서 점점 더 널리 활용되고 있음을 시사합니다.
올해 리튬인산철망간 배터리가 대규모로 생산되어 전력용 리튬철 및 니켈삼원계 배터리 분야에 광범위하게 보급될 것으로 예상됩니다. 업계 기관들은 2025년까지 리튬인산철망간 배터리의 보급률이 5~10%에 달하고 배터리 수요는 약 130GWh에 이를 것으로 예측하고 있습니다. 이에 따른 양극재 수요는 20만 톤을 넘어설 것으로 예상되며, 시장 규모는 약 150억 위안에 이를 것으로 전망됩니다. 2030년까지는 보급률이 30%를 넘어설 것으로 예상됩니다. 배터리 수요는 1500GWh를 초과할 것이며, 이에 상응하는 양극재 수요는 260만 톤을 초과할 것으로 예상되며, 시장 규모는 1500억 위안을 넘어설 수도 있다.
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더 많은 "망간e" 리튬 철 인산염
전력 배터리의 종합적인 성능이 향상됨에 따라, 인산염 배터리는 리튬인산철에서 리튬인산철망간인산염으로 업그레이드되고 있습니다. 리튬인산철을 기반으로 일정량의 망간을 도핑하고 철과의 원자 번호 비율(망간-철 비율)을 조정하여 소재의 전압 플랫폼을 높임으로써 리튬인산철망간인산염 제품이 생산됩니다.
dd" 리튬인산철 배터리는 현재 에너지 밀도의 한계에 근접하고 있으며, 그 한계를 더 넘어서기는 매우 어렵습니다. 업계 관계자들은 리튬인산철이 리튬인산철보다 더 높은 전압 플랫폼을 가지고 있으며, 이론적인 에너지 밀도가 리튬인산철보다 20% 더 높을 것으로 예상되어 리튬인산철이 직면한 에너지 밀도 병목 현상을 어느 정도 극복할 수 있다고 지적했습니다.
예를 들어, L600 리튬 철 망간 인산염 배터리가 출시되었습니다.지난해 5월 궈쉬안 하이테크가 개발한 배터리 셀은 에너지 밀도가 240Wh/kg이고, 신왕다가 개발한 리튬 철 망간 인산염 배터리 셀 제품은 에너지 밀도가 235Wh/kg입니다.
"저희는 삼원계 소재를 사용하지 않지만, 차량의 주행거리를 1,000km까지 늘릴 수 있습니다." 궈쉬안 하이테크 엔지니어링 연구소 부소장인 저우푸 박사는 자사의 치천 배터리에 대해 이렇게 설명했습니다. 또한, 치천 배터리는 리튬인산철 배터리와 비교했을 때 망간 원소만 추가하여 약 5% 정도 성능을 향상시켰습니다.
CATL의 회장인 Zeng Yuqun은 M3P 배터리가 비용을 절감하고 효율을 높일 수 있으며, 저온 성능과 에너지 밀도는 리튬인산철 배터리보다 우수하고, 비용 면에서는 삼원계 리튬 배터리보다 유리하다고 말했습니다. BYD의 왕촨푸 회장은 자사의 리튬철망간인산염 배터리의 에너지 밀도가 삼원계 소재 수준에 도달했다고 밝혔습니다. 그리고 비용도 더 경제적입니다.
리튬철망간인산염은 리튬철인산염과 생산 라인을 공유할 수 있다는 또 다른 장점이 있다는 점에 주목할 필요가 있습니다. 데팡나노는 자사의 리튬철망간인산염 생산 라인을 리튬철인산염 생산에도 활용할 수 있으며, 기존의 리튬철인산염 생산 라인 또한 리튬철망간인산염 생산 라인으로 전환할 수 있다고 소개했습니다. 후난위넝 역시 윈난 기지에 리튬철망간인산염 생산 프로젝트를 계획하고 있으며, 자사 생산 라인을 리튬철인산염 생산 라인과 유연하게 전환할 수 있다고 밝혔습니다.
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비용 절감 및 효율성 향상을 위한 여지를 마련하세요
시장 도입 관점에서 볼 때, 현재 대부분의 리튬 망간 철 인산염 배터리는 여러 재료가 혼합되어 있어 중고가 모델의 비용 절감 및 효율 향상 여지가 있습니다. 업계 관계자들은 가장 일반적인 배터리는 여러 재료가 혼합된 형태라고 지적했습니다. 리튬망간철인산염 및 삼원계 소재는 보다 균형 잡힌 물성을 얻을 수 있다. 또한 전도성, 에너지 밀도, 안전성 및 사이클 성능에서 균형 잡힌 최적화를 달성하며 장거리 전기 자동차에 사용될 것으로 기대됩니다.
예를 들어, CATL의 M3P 배터리는 대표적인 혼합형 솔루션입니다. 롱커 테크놀로지는 최근 자사의 1세대 전기차용 리튬인산철 제품이 삼원계 용액과 혼합되어 고객사의 규격에 맞춰 생산을 시작했으며, 동시에 순수 리튬인산철 용액 또한 주요 고객사의 규격 확정을 완료했다고 밝혔습니다. 롱커 테크놀로지는 이러한 혼합형 솔루션을 통해 고객사의 요구에 부응하는 제품을 개발하고 있다고 전해졌습니다. 올해 상반기 리튬인산철 출하량이 2023년 한 해 전체 출하량에 도달했으며, 이는 전년 동기 대비 166% 증가한 수치입니다. 이는 리튬인산철에 대한 시장 수요가 매우 강하다는 것을 보여줍니다.
데팡나노는 자사의 리튬철망간인산염 제품이 차량용으로 최초로 사용되었으며, 대규모 공급 능력을 갖추고 고객 수요에 따라 출하량이 점차 증가하고 있다고 밝혔습니다. 후난위넝 또한 자사의 리튬철망간인산염 제품이 시험 생산 단계에 진입했으며 고객 인증을 적극적으로 추진하고 있다고 전했습니다. 이 제품들은 분말 압축성, 용량, 경화 속도, 저온 성능 등 여러 면에서 우수한 성능을 자랑합니다.
현재 많은 기업들이 리튬철망간인산염의 생산능력을 확대하고 있습니다.
현재 데팡나노는 연간 11만 톤 규모의 리튬철망간인산염 생산 설비를 구축했으며, 향후 생산량을 늘릴 계획입니다. 2025년까지 생산 능력을 44만 톤으로 늘릴 계획입니다. 지난해 8월, 후난위넝은 연간 32만 톤 규모의 리튬철망간인산염 생산 시설 건설 등 사업에 필요한 추가 자금을 최대 65억 위안까지 조달할 계획을 발표했습니다. 룽바이테크놀로지는 2025년까지 중국과 한국에 연간 14만 톤 규모의 리튬철망간인산염 생산 시설을, 2030년 말까지 중국, 한국, 유럽, 미국을 합쳐 연간 56만 톤 규모의 생산 시설을 구축할 계획입니다.
리튬 철 망간 인산염이 강력한 망간이지만, 여전히 개선해야 할 부분이 많다는 점에 주목할 필요가 있습니다.
고속 충전, 고온 등 여러 측면에서 성능을 빠르게 향상시키는 것 외에도 보다 안정적인 대량 공급과 비용 관리가 필요합니다. 국내 양극재 제조업체는 리튬 철 망간 인산염 공정 기술의 선택, 핵심 생산 매개변수의 정밀 제어, 그리고 탄소 코팅, 나노화, 이온 도핑 등의 개질 기술의 균형 잡힌 적용이 중요하다고 지적했습니다. 이로 인해 현재 리튬철망간인산염의 대량 및 안정적인 생산에는 상대적으로 높은 기술적 장벽이 존재합니다.
업계 관계자들은 장기적인 발전 추세 관점에서 볼 때, 향후 리튬 망간 철 인산염이 리튬 철 인산염 및 삼원계 소재의 장점을 보완하고, 단독으로 또는 다른 양극 소재와 혼합하여 더욱 세분화된 시장 부문 적용 시나리오에 맞춰 사용될 수 있을 것으로 예상하며, 이는 인산염 양극 소재 시장 수요의 성장을 더욱 촉진할 것으로 보고 있습니다.