차세대 전지 세계시장에 관한 조사결과(2024년)
【자료체재】
자료명：「2024년판 차세대 전지 시장의 현황과 장래 전망」
발간일：2024년 3월 28일
체 재：A4판 215페이지
【조사요강】
1. 조사기간：2023년 6월~2024년 3월
2. 조사대상：차세대 전지 관련 기업, 대학, 연구기관 등
3. 조사방법：당사 전문연구원이 직접 면담(온라인 포함) 및 문헌조사 병용
＜차세대 전지 세계시장 용어정의＞
본 조사에서의 차세대 전지란 다음의 9종류의 전지를 대상으로, 구체적으로는 ①산화물계 전고체 리튬이온전지(LiB), ②황화물계/고분자계 전고체 LiB, ③나트륨이차전지, ④레독스흐름전지, ⑤금속공기전지, ⑥유기이치전지, ⑦다가이온전지, ⑧Li-S전지, ⑨신원리·신형 전지다이다. 또, 본 조사의 세계 시장규모(출하금액 기준)는 1US달러=145엔의 환산으로 산출했다.
①산화물계 전고체 LiB: 고체 전해질에 무기 산화물 재료를 사용한 리튬이온을 전도종으로 하는 이치전지며이며, 제조 프로세스를 "벌크형"과 "적층형"으로 크게 구분할 수 있다. 고체 전해질에 전해액 및 겔 폴리머를 첨가한 「반고체 전지」도 포함한다.
②황화물계/고분자계 전고체 LiB: 고체 전해질에 황화물 재료 및 폴리머 재료를 사용한 리튬이온을 전도종으로 하는 이치전지로, 셀의 대형화, 대용량화가 산화물계 전고체 LiB에 비해 비교적 용이하며, EV(전기자동차)에 탑재(구동용)하는 것을 목표로 개발이 추진되고 있다.
③나트륨이차전지: 나트륨 이온을 전도종으로 하는 이치전지로, NAS전지(나트륨·유황 전지)와 나트륨·염화 니켈 전지가 실용화로 선행하고 있다. 중형에서 대형의 정치형 축전지 분야가 적합하다고 한다.
④레독스흐름(RF) 전지: 일반적인 이차전지와는 다른 흐름전지로, 활물질을 포함한 전해액을 펌프로 순환시켜 전해액에 축전한다. 대형 정치형 축전지로서 특히 재생가능에너지 발전과의 계통연계에 적합하다.
⑤금속공기전지: 리튬과 알루미늄, 마그네슘, 기타 금속을 활물질로 사용하는 음극과 외부의 공기 중 산소를 확보해서 활물질로 사용하는 양극을 조합한 것으로, 일차전지와 이치전지가 있다. 버튼전지부터 정치용 축전지까지 기존 전지의 폭넓은 용도에의 적용을 목표로 하고 있다.
⑥유기이차전지: LiB의 양극에 사용되는 코발트산 리튬 등 금속 산화물계 활물질을 유기물로 치환한 것이다. LiB 뿐만이 아니라 커패시터 용도의 치환도 목표로 하고 있다.
⑦다가이온전지: 이온 1개당 1개의 전자를 운반하는 LiB에 비해 2~3개의 전자를 움직일 수 있는 마그네슘과 칼슘 등 다가이온을 이용한 전지이다. 선행하는 라미네이트형에서는 IoT 센서 등 소형 어플리케이션 용도를 상정하고 있다.
⑧Li-S 전지: 단체 유황을 비롯하여 유기계와 무기계의 유황계 활물질을 사용하는 양극과 리튬 금속 등 고용량 음극을 조합한 이치전지이다. EV 등 자동차용과 정치형 대용량 전지에 대한 적용이 상정되고 있다.
⑨신원리/신형 전지: 기존 이치전지와는 축전 원리가 다른 전지와 기존 전지에 특징적인 개량(고기능, 신기능, 신구조)을 더한 전지이다.
＜시장에 포함되는 상품·서비스＞
산화물계 전고체 LiB, 황화물계 전고체 LiB, 고분자계 전고체 LiB, 나트륨 이차전지, 레독스흐름전지, 금속공기전지, 유기이차전지, 다가이온전지, Li-S전지, 신원리전지, 신형 전지
◆차세대 전지만이 가능한 영역에서 시장 도입이 진전, 중요하는 것은 탈 여명기에 대한 결정적 부가가치
~2023년 차세대 전지 세계 시장규모는 1조 2,333억엔을 전망~
차세대 전지 세계 시장규모 예측
야노경제연구소 조사
주1. 메이커 출하금액 기준
주2. 산화물계 전고체 LiB에는 고체 전해질에 전해액 및 겔 폴리머를 첨가한 반고체 전지를 포함.
주3. 2023년은 전망치, 2025년, 2030년, 2035년은 예측치
1. 시장 개황
9종류의 차세대 전지 중에는 레독스흐름(RF)전지와 같이 시장 도입이 진행되고 있는 것도 있지만, 본격적인 실용화는 2025년 이후, 또는 2030년 이후가 될 것이 대부분이다.
2023년 차세대 전지 세계 시장규모(메이커 출하금액 기준)는 1조 2,333억엔의 전망이다. 태양광 발전과 풍력 발전 등 재생가능에너지 보급에 따른 전력계통용 정치용 축전지의 수요증가로 대형 레독스흐름전지가 큰 비율을 차지할 전망이다. 또, 산화물계 전고체 리튬이온전지(LiB)는 중국을 중심으로 고체 전해질에 전해액 및 겔 폴리머를 첨가한 반고체 전지의 생산이 일부에서 개시되었다. 기타, 나트륨이차전지와 금속공기전지에서도 이미 시장 형성이 시작되었다.
2. 주목 토픽
전고체 LiB, 자동차용 개발의 움직임 활발화
소형·소용량 셀의 영역에서 실용화가 시작된 전고체 LiB이지만, 자동차용을 주로 한 대형 셀의 개발을 위해 전지 메이커와 전지 재료 메이커의 개발이 활발해지고 있다.
황화물계 전고체 LiB는 소형·소용량 셀의 영역에서 실용화 국면에 들어가는 움직임이 보인다. 각 OEM(자동차 메이커)은 2020년대 후반에는 EV에 대한 탑재를 목표로 하고 있어 주목도가 한층 높아지고 있다. 한국의 액계 (기존)LiB 메이커 3사도 2020년대 후반을 제품화, 생산 개시의 목표 시기로 정해 개발을 진행하고 있다.
고분자계의 고체 전해질(드라이 폴리머)을 사용하는 전고체 LiB는 해외의 대응이 선행했지만, 2022년에 발화 사고가 발생하는 등 과제가 보여, 개선을 목표로 하는 차세대제품의 개발이 추진되고 있다.
산화물계 전고체 LiB에서는 중국 LiB 메이커를 중심으로 완전한 전고체 전지만이 아니라 전해액과 겔 폴리머를 혼합한 반고체 전지로 시장 투입을 서두르고 있어 최근 수 년간 개발이 활발해지고 있다.
3. 장래 전망
2035년 차세대 전지 세계 시장규모를 2023년 대비 약 6배인 7조 2,763억엔이 될 것으로 예측한다. 종류별로 보면, 레독스흐름전지가 4조 4,755억엔, 산화물계 전고체 LiB(반고체 전지 포함)가 1조 3,034억엔, 황화물계/고분자계 전고체 LiB는 1조 2,457억엔, 나트륨이치전지가 1,396억엔이 될 전망이다. 기타 Li-S전지가 418억엔, 금속공기전지 280억엔, 신원리·신형 전지 116억엔, 유기이차전지 207억엔, 다가이온전지를 100억엔으로 예측한다.
레독스흐름전지에서는 세계규모로 재생가능에너지의 도입이 확대됨에 따라 장주기 전압 변동 대책과 잉여 전력의 조정 수요가 증대해, 중국과 미국, 유럽을 중심으로 4~5시간 이상의 충방전이 가능한 레독스흐름전지의 채용이 확대되고 있다. 특히 고속 응답성과 충전량 관리의 용이성으로 단시간~장시간의 수급 조정에 폭넓게 대응할 수 있는 레독스흐름전지만의 이점을 활용해, 태양광 발전과 풍력 발전의 계통연계 및 독립형 마이크로그리드 등에서 향후, 비즈니스 기회가 확대될 전망이다.
산화물계 전고체 LiB는, EV용을 중심으로 한 반고체 전지의 양산에 임하는 복수의 기업이 존재해, 시장 성장이 기대된다. 한편, 그 성장성은 전해액을 소량 첨가하는 등 반고체화에 의한 장점·단점의 밸런스에 따른 측면도 있는 것으로 생각된다.
황화물계/고분자계 전고체 LiB는 각 OEM의 실용화가 2020년대 후반에 계획되어 있어 EV의 구동용 전원으로 채택이 확대될 전망이다.
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