목차 1. 서론 1 2. 리튬이차전지소재산업현황 4 3. 리튬이차전지소재시장동향 8 4. 리튬이차전지소재관련기술개발동향 결론 20

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1 리튬이차전지소재기술동향 VOL

2 목차 1. 서론 1 2. 리튬이차전지소재산업현황 4 3. 리튬이차전지소재시장동향 8 4. 리튬이차전지소재관련기술개발동향 결론 20

3 리튬이차전지소재기술동향 1. 서론 목적 본보고서는리튬이차전지소재와관련된국내 외기술 시장동향및연구개발현황정보를제공하여관련분 야사업화전략수립시참고자료로활용하는데그목적이있음 리튬이차전지개요 이차전지는전기에너지를화학에너지의형태로변환하여저장후필요할때이를다시전기에너지의형태로바꾸어사용가능한전지를의미하며리튬이차전지는이러한이차전지의일종으로리튬이온을사용하여충방전을통해전기를저장및생성하는제품임 리튬이차전지의최대수요처는노트북과휴대폰과같은디지털디바이스가주를이루고있으며향후리튬이차전지의응용분야는휴대용정보통신기기에서고용량이차전지인전기자동차, 하이브리드자동차, 우주및항공분야, 에너지저장시스템등으로확대될전망임 리튬이차전지는리튬화합물로구성된양극재, 탄소로구성된음극재, 분리막및전해질의네가지핵심물질로구성됨 < 표 1> 리튬이차전지소재분류 대분야중분야내용 리튬이차전지 양극재음극재분리막전해질 양극활물질은리튬전지소재비의 35% 를차지하는핵심소재로금속염의구성성분에따라 LCO, NCM, NCA, LMO 및 LFP 등으로구분 인조흑연계, 천연흑연계, 저결정성탄소계및금속계등으로구분 다공성폴리에틸렌 (PE) 및폴리프로필렌 (PP) 필름인분리막은제조공정에따라습식과건식으로구분 강화막은폴리올레핀수지의기계적 열적특성을보완하고자다공성고분자막의표면에세라믹입자층을형성시켜고온에서도분리막의기계적수축을방지 유전율 점도가높은고리형카보네이트계와유전율 점도가낮은사슬형카보네이트계가혼합된공용매에전해질인리튬염을일정농도로용해하여제조 출처 : 에너지생산 저장 ( 중소 중견기업기술로드맵, ) 1

4 리튬이차전지기술및산업관련환경의변화 스마트폰, 태블릿등휴대용기기에서주로사용되는리튬이차전지는대량생산과기술개발을통해가격을낮추 고성능을더욱안정화하여전기자동차, 에너지저장시스템 (ESS) 등점점활용처가확대되어가는추세임 < 표 2> 리튬이차전지연도별제품현황 연도 형태원통형각형파우치형공구용원통형전기차용중대형 제품 개발사 소니 산요 소니 산요 LG화학 용도 캠코더, 노트북 휴대폰, PDA 휴대폰, PDA 전동공구 전기차 총생산량 0.1억개 1.2억개 4.1억개 13.2억개 32.4억개 시장규모 1.5억달러 12억달러 27억달러 33억달러 100억달러 전지용량 1,000mAh 1,200mAh 1,800mAh 2,200mAh 3,000mAh 출처 : 이차전지산업경쟁력조사사업최종보고서 ( 한국전자정보통신산업진흥회, 2009) 리튬이차전지산업은후방산업의기술개발을토대로전방산업의신규시장선점과같은연쇄효과가큰특징을 보이므로소재경쟁력확보의필요성이더욱커지고있는상황에서국내외주요이차전지기업들은소재분야의 기술경쟁력개발에힘쓰고있는양상임 < 표 3> 리튬이차전지소재의전 후방산업 후방산업양극소재음극소재분리막전해질 이차전지 전방산업스마트폰등 Mobile IT기기전기자동차전기자전거, 지게차에너지저장장치 출처 : 이차전지산업의미래 ( 삼정 KPMG, 2017) 리튬이차전지제조를위해서는리튬, 코발트등의원료확보및적절한수급이필수적이며리튬, 코발트는 21 세 기의석유로자원전쟁의주요전리품으로중국은아프리카, 남미등자원부국을대상으로대규모투자를진행함 2

격변동성이확대되어근본적인해결책의강구가필요함 출처 : 전자신문 (2017.8.22.) 출처 : EBN 산업뉴스 (2017.9.

5 < 표 4> 중국의전기차소재별시계시장점유율 < 그림 1> 중국의해외군사기지건설 ( 지부티 ) 출처 : 한국 2 차전지산업의위기 (KTB 투자증권, 2017) 반면우리나라는리튬, 코발트등과같은리튬이차전지소재의핵심원료의낮은자급률로가격이급등할때마다 대응이어려운상황으로코발트가격상승에대응하기위해양극재에서니켈비중을높이고있지만니켈마저가 격변동성이확대되어근본적인해결책의강구가필요함 출처 : 전자신문 ( ) 출처 : EBN 산업뉴스 ( ) < 그림 2> 국내언론의전지원료조달관련기사 보고서의범위 본보고서에서는전기자동차, 에너지저장장치등갈수록치열해지는리튬이차전지소재분야에서대학 출연 ( 연 ) 및기업의대응을지원할수있도록다음과같이정보를제공하고자함 - 리튬이차전지소재산업현황 - 리튬이차전지소재시장동향 - 리튬이차전지소재기술개발동향 3

6 2. 리튬이차전지소재산업현황 리튬이차전지산업현황 리튬이차전지산업은완성품인 2차전지셀과이를구성하는 4대핵심소재로분류되며이차전지셀의경우대기업중심, 4대핵심소재의경우중소 중견기업중심으로형성되어있음 - 4대핵심소재는양극재, 음극재, 전해질, 분리막으로구성되며스마트폰, 전기자동차등각각의응용처에서요구하는성능에맞추어다양한성능의이차전지가개발되고있음 - 소형이차전지의경우주로스마트폰등휴대용전자기기에서사용되며중대형이차전지의경우전기자동차, 대용량에너지자장장치등에사용됨 - 소형이차전지시장은성숙기에진입하는시기이며가격적으로안정되었으나중대형이차전지의경우시장의도입기로가격의하락이예상됨 리튬이차전지 4 대소재산업은일본업체들이기술력으로시장을주도했지만, 한국소재업체들의성장과최근 중국의이차전지시장확대로후발주자인중국의성장세가무섭게전개되고있으며현재는중국이시장점유율 의대부분을차지하고그뒤를일본과한국이따르고있는형국임 출처 : LIB 소재중국점유율압도적 ( 신소재경제신문, )) < 그림 3> 리튬이차전지용 4 대소재국가별시장점유율 (2015 년 ) 4

리튬이차전지업체들의생산능력확대에따라신규생산라인구축이절대적으로필요하고이에따라장비업체들의실적도큰폭으로개선될것으로기대하고있음 < 그림 4> 리튬이차전지서플라이체인 출처 : 리튬이온배터리공급현황 (KDB 대우증권, 2013)

7 리튬이차전지관련 Supply Chain 자동차시장의확대, ESS 시장의확대는 2차전지서플라이체인에서자리잡고있는업체들에게한단계도약할수있는기회를줄것으로예상됨 전기자동차시장에대한막연한기대가아닌구체적인업체들의실행계획으로전지업체들의투자도구체화되고있으며 4대소재중에서는양극활물질의수혜가예상됨 리튬이차전지업체들의생산능력확대에따라신규생산라인구축이절대적으로필요하고이에따라장비업체들의실적도큰폭으로개선될것으로기대하고있음 < 그림 4> 리튬이차전지서플라이체인 출처 : 리튬이온배터리공급현황 (KDB 대우증권, 2013) 이중시장의확대가가장기대되는것은양극재로이양극재에서도시장의대부분을차지하고있는것이리튬니켈코발트망간 (NCM) 이며우리기업들이주목하고있는분야임 리튬이차전지는양극과음극사이에리튬이온의이동으로충전과방전이수백회이상반복되며이전지를구성하는핵심부품소재가운데원가비중이 35% 로가장높고성능에영향을많이주는것이양극재임 < 그림 5> 리튬이차전지용 4 대소재의원료비구성 출처 : 리튬차전지소개자료 ( 한화케미칼, 2012) 5

8 더불어리튬이차전지원가의 50~60% 가량은소재가차지하고있으며, 전기차확대와더불어시장이크게성장하면서 4대소재시장역시커질것으로예상됨에따라특히한 중 일소재업체들에게는좋은기회가될것임 최근글로벌메이저배터리메이커들은 4대소재의소싱을다변화하는추세이고, 신규고용량 고전압소재에대한시장의수요역시늘어나면서, 한 중 일소재업체간경쟁은더욱치열해질것으로파악됨 < 표 5> 국내이차전지관련업계의해외투자동향 기업 LG화학삼성SDI SK이노베이션포스코ESM 코스모신소재엘앤에프후성씨아이에스 해외투자동향 중국난징및미시간주투자에이어폴란드에도 14 억유로를투입하여 2018 년약 10 만대전기차용배터리공급, 향후 30 만대공급예정 중국시안투자에이어헝가리공장을 2017 년준공하여연간 5 만대의전기차용배터리공급능력을갖춤 중국현지생산중단상태이나, 헝가리에 6.5 억유로투자의공장건설을시작하여 2020 년양산가동예정 중국화유코발트와저장성에전구체및양극재합작법인계약 중국산둥뉴파우더코스모에이엠앤티를합작설립하여양극재생산라인구축 중국소재업체진허와업무협약을맺고영업망과생산시설공유 전해질염의중국현지기업과합작사설립을통해증설투자진행 이차전지장비업체하오넝유한공사와합작사설립 출처 : 국내이차전지관련동향 ( 산업연구원, 2018) 국가별자동차용리튬이차전지산업현황 유럽각국이 2025년부터내연기관자동차를퇴출할것으로예상되어국내및해외배터리제조사들이유럽공장건설프로젝트를추진중에있음 - 영국정부는일정기준이하의하이브리드차량판매금지도검토하면서순수전기차수요가가속화되는방향이지만하이브리드도완전한친환경차가아니기때문에배기가스배출을줄이기위한정부의노력으로해석할수있음 중국정부는내연기관, 친환경차등모든차량에대한생산과판매를관리하고있고전기차보조금지원정책과환경오염규제를통해높은성장률을기록할수있었음 - 특히 2017년중국전기상업차의경우전체전기차시장내에서는 26% 밖에안되지만상업차내 BEV 비중이 93% 인만큼배터리비중이높으며블룸버그통신이중국정부가내연기관자동차의판매및생산을중단할것으로보도하면서전기차성장속도가빨라질것으로예상됨 6

9 출처 : 전기자동차시장및 Battery 수급전망 (SNE 리서치, 2018) < 그림 6> 2017 년지역별전기차시장판매 글로벌자동차업체들이전기차생산확대를하는이유는 2015년에있었던파리기후협약때문으로이전협약과는다르게개발도상국을포함한 195개국모두가감축의무를갖게되어서앞으로각국의환경규제는강화될것으로예상됨 미국에서는작년트럼프정부가미국에불이익을준다는이유로파리기후협정을탈퇴하였으나미국의대표자동차업체인 GM과포드는트럼프의결정과는상관없이기후변화에대한환경대응을시행한다고밝히면서미국업체의전기차생산에대한우려는낮아진것으로판단됨 일본은토요다자동차를중심으로리튬이차전지의차세대소재인전고체전지에대한관심이크고전고체전지의산업생태계도잘조성되어있으며 2006년부터 2015년까지 PCT를통해출원된고체전해질관련해외특허도일본이 133건으로가장많고 2위인미국은 40건으로일본의 30% 수준에불과함 전고체전지 : 기존리튬이차전지의양극과음극사이에액체전해질및분리막을고체전해질층으로바꾼것이며액체전해질의불안정성, 발화위험성등을개선 국가별전기저장장치 (ESS) 용리튬이차전지산업현황 일본의 ESS 규모는 2017년 1.2GWh까지확대했으며 2020년에는가정용을중심으로 3.3GWh까지확대될전망이고최근재해및위급상황을대비하기위해서공공기관용 ESS 보급이증가하고있음 중국의경우세계최대신재생에너지수요국인만큼대형ESS 프로젝트를통해활용성을높일계획이며 2016년 ESS는리튬이차전지가 62%, 납축전지가 37% 였지만 2017년부터설치되는 ESS의경우리튬이차전지가 80% 이상사용될전망임 전세계신흥국가의 ESS 시장은향후 10 년동안연간 40% 성장해 2016 년 0.9GWh 에서 2025 년 19.1GWh 로성장할 전망이며특히신흥국가는전기인프라시스템이부족하기때문에전력안정화및피크전력대비용으로 ESS 가 큰역할을할것으로기대하고있음 7

10 3. 리튬이차전지소재시장동향 리튬이차전지양극재시장동향 양극재는이차전지를생산하는데가장핵심재료로구성하는재료에따라LCO( 리튬코발트 ), NCM( 리튬니켈코발트망간 ), NCA( 리튬니켈코발트알루미늄 ), LMO( 리튬망간 ), LFP( 리튬철인 ) 등으로구성되어있으며가장대표적인소재는코발트, 니켈, 망간등이있음 - 차세대양극활물질로각광을받고있는 NCM과더불어 LCO가가장높은비용이들고, LFP가가장저렴한수준이며그이유는 LFP에는니켈과코발트가포함되어있지않기때문이나, 효율성은다른소재에비해서낮은수준임 2018년기준양극재료시장규모는 91억달러로예상되며이는전년대비 16% 증가한규모로최근가격상승으로원재료에서차지하는비중이급격히증가했으나향후하락세로전환할것으로예상되어 2025년양극재시장규모는 296억달러로예상되고현재시장규모의 3배이상이될전망임 양극재생산업체들도시장성장을고려해서생산능력을확대할계획으로 2018년기준생산량 1위업체인 ShanShan( 중국 ) 은 2020년까지 98.5% 증설할계획이고 SMM( 일본 ) 은 160.3%, 엘앤에프 ( 한국 ) 는 109.7%, Easpring( 중국 ) 은 92.8% 증설, 에코프로 ( 한국 ) 는 49.4% 증설할전망임 < 그림 7> 업체별양극재생산추이및전망 출처 : 전기자동차시장및 Battery 수급전망 (SNE 리서치, 2018) 리튬이차전지음극재시장동향 음극재는양극재와함께전기를생산하는주요재료이나비중은약 10% 로양극재에비해서상대적으로재료비 에서차지하는비중은낮음 2018 년기준양극재료시장규모는 18 억달러로예상되며연간평균 15~30% 사이의성장률로 2025 년음극재 8

시장규모는 76 억달러까지성장할것으로예상되며이는현재시장규모의 4 배이상이될전망임 < 그림 8> 음극재종류별시장규모추이 출처 : 전기자동차시장및 Battery 수급전망 (SNE 리서치, 2018) < 그림 9> 음극재종류별가격 출처 : 전기자동차시장및 Battery 수급전망 (SNE 리서치, 2018) 음극재의에너지밀도개선을위해서전극재료의변경,

11 시장규모는 76 억달러까지성장할것으로예상되며이는현재시장규모의 4 배이상이될전망임 < 그림 8> 음극재종류별시장규모추이 출처 : 전기자동차시장및 Battery 수급전망 (SNE 리서치, 2018) < 그림 9> 음극재종류별가격 출처 : 전기자동차시장및 Battery 수급전망 (SNE 리서치, 2018) 음극재의에너지밀도개선을위해서전극재료의변경, 도포기술의향상, 전극 Packing 기술의향상, 음극의충 방전효율향상등이있으나전극재료의변경을제외한수단은이미한계에이른것으로판단됨 < 표 6> 음극재의분류및특성 구분 천연흑연 인조흑연 금속계 소프트카본 하드카본 용량 , 출력 하 중 중 상 상 수명 중 상 하 하 상 시장점유율 54% 42% - 4% - 주요생산업체 포스코켐택 히타치 신에쯔 미츠비시 쿠레하 출처 : 리튬이차전지산업동향 ( 한국수출입은행, 2014) 9

12 현재는인조흑연을주로고용량화가요구되는소형전지에사용하고있지만향후에는중대형전지에도인조흑연 의비중이높아질것으로예상됨 리튬이차전지분리막시장동향 분리막은전체원가에서약 20% 를차지하고있으며, 주요역할은기공을통하여리튬이온이활발히이동할수있도록하고양극과음극의물리적접촉을방지하여전기적단락을방지하는부품임 대부분의분리막은부직포나미소공성중합체필름으로만들어지며부직포보다는폴리에틸렌, 폴리프로필렌등으로만들어진미소공성중합체필름이주로사용되고있음 < 표 7> 분리막의분류및특성 구분폴리올레핀계세라믹코팅부직포 내용 - 일반적인폴리올레핀계분리막은건식및습식법을이용하여제조 이상의온도에서극심한수축을보이고물리적으로도쉽게파열되는약점이있음 - 열수축을극복하기위해분리막표면에세라믹나노입자와바인더로구성된코팅층을도입 - 폴리올레핀계분리막대비열적, 기계적성질을나타내며전지안정성이향상 - 높은이온전도도특성을보이지만박막화가약해리튬이온전지용으로는아직부족 - 최근나노세라믹코팅으로열적, 기계적특성이향상되고있어개발이활발히진행중 출처 : 2 차전지새로운바람 (IBK 투자증권, 2018) 2018 년분리막시장규모는 25 억달러인데, 2020 년에는 35 억달러, 2025 년에는 88 억달러로증가할것으로예상됨 출처 : 전기자동차시장및 Battery 수급전망 (SNE 리서치, 2018) < 그림 10> 업체별분리막생산추이및전망 10

13 리튬이차전지전해질시장동향 전해질은리튬이차전지제조원가에서 15% 의비중을차지하고있으며리튬염, 유기용매, 첨가제로구성되어있고 전해질시장규모는 2018 년 26 억달러에서 2020 년 40 억달러, 2025 년에는 99 억달러까지성장할것으로예상됨 출처 : 전기자동차시장및 Battery 수급전망 (SNE 리서치, 2018)) < 그림 11> 업체별전해액생산추이및전망 전해질은이온의이동을촉진시킴으로써배터리의전도성을높이는촉매로서의역할을수행함 전해질은액체, Gel형을사용하는데액체형은높은전도성과넓은온도범위를제공하며가스발생을억제하고고온싸이클링을증대하기위해서리튬을첨가함 Gel형은전도성을높이고, 지속성과다양한특성을얻기위해여러첨가제를포함시킴 < 표 8 > 리튬이차전지전해액종류별특성비교 재료계 안정성 용량 수명 저가격화 수용액 하 상 상 상 유기전해액 중 상 중 중 겔 - 폴리머 중 상 중 중 고체폴리머 상 중 중 중 출처 : 이차전지전해질첨가제마켓리포트 (KISTI, 2014) 11

4. 리튬이차전지소재관련기술개발동향 리튬이차전지특허동향 < 특허분석개요 > - 기술분야 : 리튬이차전지 양극활물질, 음극활물질, 분리막, 전해질 - 대상특허 : 2011.01. 2018.09 출원공개된국내특허 4,788건 - 유효데이터구간 : 2011.01. 2016.12.

14 4. 리튬이차전지소재관련기술개발동향 리튬이차전지특허동향 < 특허분석개요 > - 기술분야 : 리튬이차전지 양극활물질, 음극활물질, 분리막, 전해질 - 대상특허 : 출원공개된국내특허 4,788건 - 유효데이터구간 : 분석 DB : Kiwee( 특허정보진흥센터특허검색시스템 ) 리튬이차전지의 2011년이후국내특허동향을살펴보면, 2014년까지출원량이증가다가다소감소하고있는형태를보이고있으나, 전체적으로 500건이상의특허를유지하고있음 - 기술분야별로전해액관련특허가가장많은비중을차지하고있으며, 양극활물질, 음극활물질, 분리막순으로특허비중이높음 - 최근전기차, ESS, 모바일기기등의사용량증가에따른국내연구개발및지재권확보수요가높은것으로예상됨 < 그림 12> 리튬이차전지국내특허동향 12

15 리튬이차전지양극활물질특허동향 리튬이차전지양극활물질의 2011년이후특허는 2014년까지꾸준히증가하다가, 이후연간 150건이상의수준을유지하고있으며, 국내기업이특허출원을주도하고있는것으로파악됨 년이후특허출원량은국내기업이가장많고, 해외기업, 출연 ( 연 ), 대학, 개인순으로나타나고있음 < 그림 13> 리튬이차전지양극활물질최근국내특허동향 국내출원핵심기업은엘지화학, 삼성 SDI, 삼성전자, 삼성정밀화학순으로나타났으며, 공공기관은한양대, 울산 과학기술원, 전자부품연구원, 한국과학기술연구원순으로나타남 < 그림 14> 양극활물질국내주요특허권자 13

양극활물질기술의국내산 학 연공동연구현황 - ( 포스코 ) 포항산업과학연구원, 연세대, 포스코엠텍, 포스코이에스엠, 라미나 - ( 삼성전자 ) 서울대, 전남대, 삼성SDI, 라미나, CRIEPI, Sion Power - ( 삼성SDI) 서울대, 울산과학기술원, 전남대, 삼성전자, 섬성코닝정밀소재, 삼성정밀화학, 라미나, 파낙스이텍, 솔브레인, 에코프로비엠,

16 양극활물질기술의국내산 학 연공동연구현황 - ( 포스코 ) 포항산업과학연구원, 연세대, 포스코엠텍, 포스코이에스엠, 라미나 - ( 삼성전자 ) 서울대, 전남대, 삼성SDI, 라미나, CRIEPI, Sion Power - ( 삼성SDI) 서울대, 울산과학기술원, 전남대, 삼성전자, 섬성코닝정밀소재, 삼성정밀화학, 라미나, 파낙스이텍, 솔브레인, 에코프로비엠, 보쉬 - (LG화학) 서울대, 울산과학기술원, 전남대, 한국과학기술원 < 그림 15> 양극활물질관련국내산학연공동연구현황 양극활물질관련대학및출연연의핵심연구자및보유기술현황 - ( 한양대 ) 선양국교수 입자전체농도구배리튬이차전지양극활물질, 질소도핑양극활물질 등, 한양대박태주교수 양극활물질분체제조기술 등 - ( 울산과학기술원 ) 조재필교수 4.45V의높은충전전압에서구조적으로안정한양극활물질 등, 최남순교수 마그네슘이차전자용양극활물질 등 - ( 교통대학교 ) 손종태교수 잔류리튬감소를위해도펀트첨가양극활물질 등 - ( 전자부품연구원 ) 김영준박사, 송준호박사, 조우석박사 양극활물질및그를갖는리튬이차전지제조방법 등 - ( 한국과학기술연구원 ) 최원창박사, 오시형박사, 권순철박사 비정질리튬전이금속산화물코팅층을포함하는리튬이차전지용양극 등 리튬이차전지음극활물질특허동향 리튬이차전지음극활물질의 2011년이후특허는 2013년까지꾸준히증가하다가, 이후다소감소하고있으며, 양극활물질과유사하게국내기업이특허출원을주도하고있음 년이후특허출원양은국내기업이가장많고, 해외기업, 출연 ( 연 ), 대학, 개인순으로나타나고있음 14

17 < 그림 16> 음극활물질최근국내특허동향 국내출원핵심기업은엘지화학, 삼성 SDI, 삼성전자, 포스코켐텍, 솔브레인순으로나타났으며, 공공기관은울산 과학기술원, 한국전기연구원, 강원대, 전자부품연구원순으로나타남 < 그림 17> 음극활물질국내주요특허권자 음극활물질기술의국내산 학 연공동연구현황 - ( 포스코 ) 강원대, 포항산업과학연구원, 전자부품연구원 - ( 삼성전자 ) 성균관대, 한양대, 삼성SDI, Sion Power - ( 삼성SDI) 세종대, 한양대, UNIST, 삼성전자, 파낙스이텍, 한솔케미칼 - (LG화학) 서울대, 강원대, KAIST, UNIST, 동국대학교, 세진신소재 15

< 그림 18> 음극활물질관련국내산학연공동연구현황 음극활물질관련대학및출연연의핵심연구자및보유기술현황 - ( 울산과학기술원 ) 조재필교수 상용화된탄소계음극활물질보다용량이크며, 수명및출력특성이우수한음극활물질, 박수진교수 안티몬입자포함음극활물질 송현곤교수 전지수명향상실리콘나노구조체음극활물질 등 - ( 강원대학교 ) 이성만교수 팽창흑연및실리콘융합체포함음극활물질 등

18 < 그림 18> 음극활물질관련국내산학연공동연구현황 음극활물질관련대학및출연연의핵심연구자및보유기술현황 - ( 울산과학기술원 ) 조재필교수 상용화된탄소계음극활물질보다용량이크며, 수명및출력특성이우수한음극활물질, 박수진교수 안티몬입자포함음극활물질 송현곤교수 전지수명향상실리콘나노구조체음극활물질 등 - ( 강원대학교 ) 이성만교수 팽창흑연및실리콘융합체포함음극활물질 등 - (KAIST) 최장욱교수실리콘-실리콘옥시카바이드복합체음극활물질, 김일두교수 나노섬유-그래핀복합체음극활물질 등 - ( 한국전기연구원 ) 박금재박사, 이상민박사, 최해영박사 환원분위기에서형성된 LTO 코팅을구비하는 Si계음극재제조방법 등 - ( 전자부품연구원 ) 박민식박사, 조용남박사, 김영준박사 비수계리튬이차전지용음극활물질의제조방법 등 리튬이차전지분리막특허동향 리튬이차전지분리막기술은 2011년이후특허는 2014년까지꾸준히증가하다가, 이후 100여건수준의유지하고있으며, 국내기업의출원양이가장많으나양극활물질, 음극활물질, 전해질에비해해외기업의국내출원양이많음 년이후특허출원양은국내기업이가장많고, 해외기업, 대학, 출연 ( 연 ), 개인순으로나타나고있음 16

19 < 그림 19> 분리막최근국내특허동향 국내출원핵심기업은엘지화학, 삼성 SDI, SK 이노베이션, 현대자동차순으로나타났으며, 공공기관은한국과학 기술원, 전자부품연구원, 한양대, 한밭대순으로나타남 < 그림 20> 분리막국내주요특허권자 분리막기술의국내산 학 연공동연구현황 - ( 포스코 ) 포항산업과학연구원, 한양대, 고려대, UNIST - ( 삼성전자 ) 단국대, 삼성SDI - ( 삼성SDI) 단국대, 한양대, 삼성전자, 텐진, 보쉬 - (LG화학) KAIST 17

< 그림 21> 분리막관련국내산학연공동연구현황 분리막기술관련대학및출연연의핵심연구자및보유기술현황 - (KAIST) 최장욱교수 무기공리튬이차전지의분리막, 이해신교수 폴리설파이드흡착막, 김희탁교수 가소제팽윤전도성고분자포함리튬-황전지분리막 등 - ( 한밭대 ) 이용민교수 리튬금속시트-분리막일체형음극구조체 등 - ( 단국대 ) 이창현교수

20 < 그림 21> 분리막관련국내산학연공동연구현황 분리막기술관련대학및출연연의핵심연구자및보유기술현황 - (KAIST) 최장욱교수 무기공리튬이차전지의분리막, 이해신교수 폴리설파이드흡착막, 김희탁교수 가소제팽윤전도성고분자포함리튬-황전지분리막 등 - ( 한밭대 ) 이용민교수 리튬금속시트-분리막일체형음극구조체 등 - ( 단국대 ) 이창현교수 다가금속이온킬레이트제포함고분자전해질막 등 - ( 전자부품연구원 ) 김기재박사, 유지상박사, 김영준박사, 박민식박사 부직포형태의리튬이차전지용분리막 등 리튬이차전지전해질특허동향 리튬이차전지전해질기술은 2011 년이후 2015 년까지꾸준히증가하고있으며, 해외기업의국내출원이높음 년이후특허출원양은국내기업이가장많고, 해외기업, 대학, 출연 ( 연 ), 개인순으로나타나고있음 < 그림 22> 전해질최근국내특허동향 국내출원핵심기업은엘지화학, 삼성 SDI, 솔브레인, 삼성전자순으로나타났으며, 공공기관은한양대, 전자부품 연구원, 울산과학기술원, 한국생산기술연구원순으로나타남 18

신동욱교수 황화물계고체전해질 등 - ( 울산과학기술원 ) 최남순교수 난연성전해액, 리튬염과부반응억제첨가제포함전해질조성물 등, 김영식교수 세라믹복합전해질, 해수전지 등, 송현곤교수 고온안정성우수전해액조성물, 극저온충방전특성우수전해액 등 - (KAIST) 박정기교수

21 < 그림 23> 전해질국내주요특허권자 전해질기술의국내산 학 연공동연구현황 - ( 포스코 ) 포항산업과학연구원, 포항공대, UNIST, 서울대 - ( 삼성전자 ) 단국대, 서울대, 고려대, 삼성SDI, MIT, Sion Power - ( 삼성SDI) 단국대, 한양대, RIDE, 삼성전자, 삼성정밀화학, Sion Power, 보쉬 - (LG화학) 경희대, 서울대, KAIST, 도레이 < 그림 24> 전해질공동연구현황 전해질관련대학및출연연의핵심연구자및보유기술현황 - ( 한양대 ) 김동원교수 고분자전해질, 겔폴리머전해질, 다층구조전해질막 등, 선양국교수 리튬에어전지전해질 등, 신동욱교수 황화물계고체전해질 등 - ( 울산과학기술원 ) 최남순교수 난연성전해액, 리튬염과부반응억제첨가제포함전해질조성물 등, 김영식교수 세라믹복합전해질, 해수전지 등, 송현곤교수 고온안정성우수전해액조성물, 극저온충방전특성우수전해액 등 - (KAIST) 박정기교수 항산화성유기화합물포함리튬-황이차전지전해액 등, 이해신교수 폴리도파민을함유하는전해액 등 - ( 전자부품연구원 ) 김영준박사, 송준호박사, 조우석박사, 박민식박사, 정구진박사, 임태은박사 이온성액체계물질을포함하는전해질 등 - ( 생산기술연구원 ) 김호성박사, 장덕례박사, 임진섭박사 젤고분자전해질을포함하는리튬이차전지제조방법 등 19

22 5. 결론 종합 리튬이차전지의최대수요처는노트북과휴대폰과같은디지털디바이스가주를이루고있으며향후리튬이차전지의응용분야는휴대용정보통신기기에서고용량이차전지인전기자동차, 하이브리드자동차, 우주및항공분야, 에너지저장시스템등으로확대되어지속적인시장성장이예측됨 리튬이차전지 4대소재산업은일본업체들이기술력으로시장을주도했지만, 한국소재업체들의성장과최근중국의이차전지시장확대로후발주자인중국의성장세가무섭게전개되고있으며현재는중국이시장점유율의대부분을차지하고그뒤를일본과한국이따르고있는형국임 리튬이차전지의 2011년이후국내특허동향을살펴보면전체적으로 500건이상의특허를유지하고있으며, 기술분야별로전해질관련특허가가장많은비중을차지하고있고, 양극활물질, 음극활물질, 분리막순으로특허비중이높음 시사점 리튬이차전지소재제조에는비교적대규모의시설 양산자금이소요되는바, 대학 출연연등공공연구기관과산학협력을통해관련특허권을확보하고, 필요시산학간합작법인설립등을추진하여국내산업생태계구축이필요함 이후, 축적된리튬이차전지소재기술력을기반으로메탈에어전지, 전고체리튬전지, 리튬황전지등차세대이차전지산업으로선도전환할수있도록소재-부품-제품으로연결되는국내기업간공급사슬망을공고히해야할것임 리튬이차전지소재산업의지속적인성장을위해서는안정성및저장성향상을위한비수전해질, 원가경쟁력확보가가능한양극 음극활물질등의신소재개발로기술우위를확보해야만가격경쟁력으로시장을잠식하는중국업체들과의경쟁에서시장을선도할수있을것으로보임 20

23 참고문헌 에너지생산 저장 ( 중소 중견기업기술로드맵, ) 이차전지산업경쟁력조사사업최종보고서 ( 한국전자정보통신산업진흥회, 2009) 이차전지산업의미래 ( 삼정 KPMG, 2017) 한국 2 차전지산업의위기 (KTB 투자증권, 2017) LIB 소재중국점유율압도적 ( 신소재경제신문, ) 리튬이온배터리공급현황 (KDB 대우증권, 2013) 리튬차전지소개자료 ( 한화케미칼, 2012) 국내이차전지관련동향 ( 산업연구원, 2018) 전기자동차시장및 Battery 수급전망 (SNE 리서치, 2018) 리튬이차전지산업동향 ( 한국수출입은행, 2014) 2 차전지새로운바람 (IBK 투자증권, 2018) 이차전지전해질첨가제마켓리포트 (KISTI, 2014) 본보고서는리튬이차전지소재기술및관련시장동향정보를제공하는데목적이있습니다. 본내용은작성자의개인적인의견이며, 과학기술일자리진흥원의공식적인견해가아님을알려드립니다. 본책자의내용에대한무단전재및복제를금하며, 내용을인용할시에는반드시출처를표기해야합니다. ( ) 서울서초구바우뫼로 27길 2( 양재동 60번지 ) 과학기술일자리진흥원유망기술발굴팀, BM개발팀작성자 : 이현규선임연구원, 김용기선임연구원, 하수진연구원전화 : 온라인자료제공처 : 미래기술마당, 21

글로벌리튬이온이차전지중장기시장전망 ( 용량기준 ) 글로벌리튬이온이차전지중장기시장전망 ( 금액기준 ) 자료 : SNE 리서치 자료 : SNE 리서치 자동차용대형리튬이온이차전지수요증가는중국을중심으로일어날것으로예상합니다. 2009년중국정부는 2015년까지하이브리드카를포함한전

글로벌리튬이온이차전지중장기시장전망 ( 용량기준 ) 글로벌리튬이온이차전지중장기시장전망 ( 금액기준 ) 자료 : SNE 리서치 자료 : SNE 리서치 자동차용대형리튬이온이차전지수요증가는중국을중심으로일어날것으로예상합니다. 2009년중국정부는 2015년까지하이브리드카를포함한전 녕파삼삼 (Ningbo ShanShan, 600884.SH) 2015 년 4 월 2 일, Global Biz 팀 기업개요 & 매출구성 동사는 1992년저장 ( 浙江 ) 성닝보 ( 宁波 ) 시에서설립된의류제조및유통기업으로 1996년상해거래소에상장되었습니다. 동사는 2000년대들어자체브랜드외에유명해외브랜드를중국내에서유통하는멀티브랜드전략을시행하였으며, 2002년에는리튬이온전지양극재생산을시작으로이차전지소재사업에진출하여지금은가장중요한사업부문으로자리잡은상황입니다.