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제목 : 글로벌) 중요 소재 분석 : 전기 자동차용 배터리 (CRITICAL MATERIALS: BATTERIES FOR ELECTRIC VEHICLES)

2023~2030년 EV 배터리 중요 소재 공급 및 수요

EV 배터리에 대한 수요-공급 전망

 (배터리 생산량) IRENA의 1.5°C 시나리오에 따라 도로 운송의 전기화는 2023년에서 2030년 사이에 EV 배터리의 연간 생산량을 5배로 증가해야 한다. 현재 계획된 2030년 배터리 생산 용량(7,300GWh/년)이 EV 배터리에 대한 예상 수요(4,300GWh/년)를 초과하더라도 이러한 배터리에 필요한 원료를 확보하기 위한 공동의 노력이 여전히 필요하다.

 (배터리 소재) EV에 대한 수요 증가는 흑연, 리튬, 코발트, 구리, 인, 망간 및 니켈과 같은 EV 배터리에 사용되는 재료에 대한 수요를 증가 시킨다. IRENA의 1.5°C 시나리오에 따르면 2023~2030년 EV 배터리의 리튬 수요는 4배, 코발트, 흑연 및 니켈 수요는 3배 이상 증가할 수 있다. 그러나 중요 소재를 대체할 수 있는 혁신으로 인해 일부 원료는 이미 수요가 감소하고 있는데 코발트와 니켈은 2023년에 판매된 승용차 EV의 거의 절반 이상 사용되지 않고 있다.

  • 리튬에 대한 수요는 대부분 EV 배터리 기술이 이에 의존하기 때문에 배터리 화학 물질의 선택에 크게 영향을 받지 않음

  • 코발트는 LFP 및 LMFP와 같은 기술을 통합하여 대체할 수 있어, 코발트의 중요성은 빠르게 감소될 수 있음

  • 천연 흑연은 2030년까지 예상되는 수요를 충족시키기에 부족할 가능성이 큼

  • 니켈 수요는 이미 LFP 및 LMFP 배터리의 증가로 억제됨

  • EV 시장의 구리, 인 및 망간에 대한 수요는 이러한 재료에 대한 글로벌 수요의 작은 부분을 차지할 것으로 예상됨

 (배터리 크기) 배터리 크기는 중요 소재의 시장 역학에 상당한 영향을 준다. 약 57킬로와트시(kWh)에서 정점에 도달할 것으로 추정되는 EV 배터리의 평균 크기는 배터리 소재에 대한 수요와 직접적으로 관련이 있기 때문에 중요하다.

 (배터리 화학) EV 배터리의 중량 에너지 밀도는 크게 개선되어, 배터리 셀의 경우 평균 30%, 배터리 팩의 경우 지난 10년 동안 60% 증가했다. 이러한 발전은 에너지 성능을 높이고 비용을 절감할 뿐만 아니라 재료 수요를 절감할 수 있으며, 추가 개선은 여전히 남아 있다. (CATL은 화학 및 설계 혁신을 통해 500Wh/kg의 중량 에너지 밀도를 달성)

 또한 IRENA는 1.5°C 시나리오에 맞춰 EV 배포 수준을 가정하여 2030년까지 잠재적 병목 현상을 이해하고 탐색하기 위한 공급-수요을 3가지 시나리오로 분석했다.

  ① 기술 침체 시나리오로 간주되는 첫 번째 시나리오는 혁신이 제한적이고 니켈이 풍부한 화학의 점유율이 계속 높다고 가정함

  ② 두 번째 시나리오는 Current Trends의 연속으로 간주되며, 리튬 철인산(LFP) 및 리튬 망간 철인산(LMFP) 배터리의 지배력이 증가하는 것을 살펴봄

  ③ 혁신 증가 시나리오로 간주되는 세 번째 시나리오는 LFP 및 LMFP의 두드러짐과 함께 새로운 나트륨 이온 기술의 상당한 증가를 가정함

 (분석 결과) 세 가지 시나리오를 통해 검토한 결과 추가 혁신, 에너지 밀도 개선 및 양극 혁신은 재료 수요를 크게 줄이고 공급 병목 현상을 완화할 수 있다. 특히 LFP 배터리보다 에너지 밀도가 높은 LMFP 배터리는 고급 EV 시장 부문에서 니켈이 풍부한 배터리에 도전할 수 있다.

정책 입안자를 위한 권장 사항

 ① 낮은 재료 요구 사항으로 EV 배터리 기술 혁신을 가속화한다.

 ② 2030년 이후에 예상되는 대규모 EV 배터리 재활용을 관리하기 위한 기반을 마련한다.

 ③ 더 작은 배터리 크기의 요구 사항으로 채택할 수 있도록 EV 충전 인프라 구축을 가속화한다.

 ④ 허가 절차를 간소화하여 광산 개발 및 확장을 가속화한다.

 ⑤ 업계 이해 관계자가 다양한 지역에서 채굴 및 가공 활동을 수행하여 공급망을 더욱 탄력적으로 만들 수 있도록 지원한다.

 ⑥ 개발도상국의 채굴, 가공 및 EV 배터리 제조를 자극하기 위해 투자, 지식 공유 및 역량 구축을 촉진한다.

 ⑦ 이미 유통 중인 재활용 및 폐기물 재고를 활용하여 2차 생산 및 소비를 늘린다.