폐배터리

22.02.02 초기 작성

> 유럽 배터리(친환경) 정책

EU는 2030년부터 배터리에 사용되는 코발트는 12% / 리튬은 4% / 니켈은 4%씩 재활용 원료 상용 의무화 

2035년에는 코발트 20% / 리튬 10% / 니켈 12%로 상향 

 

> 폐배터리 재활용 시장 규모

2021년 1.2GWh ->2025(E) 92GWh(EV배터리 수요의 9% 수준) -> 2030(E) 415GWh(배터리 수요의 14% 수준) -> 2040년(E) 28조원 -> 2050년(E) 600조원

 

글로벌 이차전지 시장규모

2020년 40조원 ->2030(E) 181억달러(약 21.3조원) -> 2025(E) 142조원 

 

 

> 기타

기본적으로 폐배터리 재활용 사업은 화학이 중요한 사업 / 물질은 분리해야 하기 때문에 / 광산업 / 그래서 중국 및 호주 광산 업체와 협업 하는 것이 유리 

ex 포스코 / SK온 

 

재활용

배터리를 파쇄 => 니켈/코발트/리튬 등 소재 추출 

 

재사용 

배터리 셀 및 모듈 형태를 유지하여 ESS로 활용 

 

전기차 배터리는 8~10년가량 쓰면 교체해야함 / 15~20만km 주행하면 수명 끝 

 

블랙 파우더는 리튬이온배터리 스크랩을 파쇄한 후 선별 채취한 검은색 분말

니켈/망간/리튬 등 함유 

 

탄산리튬은 LFP 배터리 원재료 중 가장 높은 비중을 차지하는 핵심 원료 

 

폐배터리 = 충방전을 반복해 초기 성능의 70~80% 이하로 떨어진 배터리 

 

LFP 배터리는 재활용 불가 

 

> 업체별 현황

#다임러
#CATL
#SK온
#LGES
#삼성SDI
#포스코
#에코프로CNG / 에코프로
#엘앤에프
#하나기술
#파워로직스 
#코스모화학
#성일하이텍 
#유일에너테크

 

 

#에코프로CNG / 에코프로

에코프로 자회사로 배터리 재활용 사업 영위 

LGES과 협력 / LGES는 CNG 오창 공장과 폴란드 공장향으로 폐배터리 공급 / 초도 공급 물량 1.5만톤 

국내 3사로부터 폐배터리 수급 가능 

 

#노스볼트 

노스볼트는 스웨덴 배터리 기업 / 2021년말부터 배터리 양산 목표 

니켈/망간/코발트 100%를 재활용해 배터리셀을 생산하는데 성공

시제품은 스웨덴에 위치한 <노스볼트랩스>에서 생산

향후 폐배터리 재활용 공장을 짓고 연간 12.5만톤 규모의 배터리 원료를 재활용할 계획 / 1Q22 건설, 2023년 가동 목표 

2030년까지 전체 생산 배터리셀의 50%를 재활용 원료로 생산할 계획 

12.5만톤 규모 = 전기차 배터리 약 30GWh 용량분

 

#다임러

2023년 가동 목표로 독일 쿠펜하임에 배터리 재활용 공장 건설 

 

#CATL

<후베이이화그룹(중국)>과 JV 설립 / 50억달러(약 6조원) 규모 배터리 재활용 시설 설립 예정 

 

#SK온

2019년 글로벌 최초로 리튬이온 배터리에서 핵심 광물을 고순도 분리 및 추출할 수 있는 수산화리튬 추출 기술 자체 개발 

2022년 폐배터리 재활용 공장 시가동 / 2024~2025년 연 6만톤 처리 목표로 상업 가동 계획 

SK온 분할 이후, 폐배터리 재활용(BMR) 사업 포커싱 

2021년 11월 SK온은 한국전기안전공사/SK에코플랜트(구 SK건설)/케이디파워와 전기차 폐배터리로 건설현장 ESS 구축 협력  

 

#LGES

2018년 호주 페배터리 처리 업체 <인바이로스트림> 협력 

2021년 5월 GM과의 합작법인 <얼티엄셀즈>와 LGES은 북미 최대 배터리 재활용 기업 <리-사이클>과 폐배터리 재활용 계약 체결 

셀 제조 과정에서 발생하는 코발트/니켈/리튬/흑연/구리/망간/알루미늄 등 원재료 중 95% 재활용 가능 

 

 

#삼성SDI

2019년 폐배터리 재활용 업체 <피엠그로우>에 지분투자 

<성일하이텍>과 협력 관계 

 

#포스코

2021년 3월, 유럽 대응용으로 폐배터리 스크랩을 블랙 파우더로 가공하는 PLSC법인 폴란드에 설립 

2021년 5월 광물 정련/정제 글로벌 기업 중국 <화유코발트>와 합작하여 <포스코HY클린메탈> 설립

1단계 투자비 1200억 중 포스코 780억원 투자 / 지분 68% 확보

블랙 파우더에서 원료를 추출하는 역할을 <포스코HY클린메탈>이 맡음

2021년 9월, 전남 율촌산업단지에 이차전지 리사이클링 공장 착공 / 부지 6만 제곱미터 / 1200억원 투입 / 2H22 준공 목표 / 연간 1.2만톤 원재료 추출 가능 규모 / 상황에 따라 추가 증설도 고려 중 

향후 포스코케미칼 / LGES 등 2022년 12월까지 제품 인증과정을 거쳐 1Q23부터 제품 판매 목표 

 

 

#엘앤에프

2021년 10월 미국 <레드우드 머티리얼즈>와 양극재 및 폐배터리 리사이클링 등 전략적 파트너십 체결

 

<레드우드>

2017년, 테슬라 공동 창업자/CTO였던 스트라우벨이 배터리 재활용 사업을 위해 창업 / 본사 네바다 주에 위치 

<포드>와 리사이클링 파트너십 이후 엘앤에프가 2번째 

2025년까지 100만대 규모 / 100GWh 양극재 사업 진행 계획   

 

#하나기술

원형/각형/파우치형 등 모든 종류의 이차전지 장비 제작 

조립공정/화성공정 장비 및 검사장비 생산 

2021년 11월 18일, GS건설 자회사 <에네르마>와 리튬이온 배터리 리사이클링 핵심 장비인 필/모듈 방전 설비 공급계약 체결 

2021년 9월 <에네르마>는 포항시 영일만에 이차전지 리사이클링 공장 착공 

2023년까지 1500억원 투입 / 4500톤 규모 리튬/코발트/니켈/망간 등 희귀금속 상업 생산 계획 / 1.6만톤 규모 생산량 확대 예정 

하나기술은 이차전지 리사이클링 공장에 대용량 팩방전기와 모듈방전기 외에 방전설비 등 납풍 예정 

 

#파워로직스 

 

#코스모화학

 

#성일하이텍 

리사이클링 과정

1) 고객사/해외 거점을 통해 원재료 수급

2) 전처리 공장에서 물리적 분쇄 / 분말형태로 만듬

3) 국내 습식 제련 공장에서 화산코발트 / 황산니켈 등 형태로 배터리 원재료 회수 

4) 회수된 리튬으로 탄산리튬은 기존 공장에서 생산 / 수산화리튬은 신공장에서 생산 계획

 

2000년 설립 / 2007년까지 귀금속 재활용 사업 영위 

2008년 폐배터리 스크랩 처리 기술 개발 / 이차전지 재활용 전처리 공장(군산) 준공 

2011년 습식제련 군산 1공장 가동 시작 / 연간 1만톤 배터리 처리 가능

2020년 습식제련 군산 2공장 준공 / 연간 5만톤 배터리 처리 가능 

2021년 현재 전처리 공장 6개 (중국 1 / 중국 1 / 말레이시아 1 / 인도 1 / 헝가리 2) / 습식제련 공장 2개 운영 

2024년까지 6개 추가 전처리 공장과 습식 제련 3공장 가동 계획 

향후 헝가리와 독일에 공장 설립 예정 

 

2021년, 습식제련 2공장 본격 가동으로 매출 1370억 / OPM 10% 수준 흑자 전망 

2024~2025년. 습식제련 3공장 풀가동으로 매출 4280억 전망 

2030년까지 연간 매출 1조원 전망

 

캐파

블랙파운더 기준 폐처리 2.5만톤 / 3.6만톤(23E)

 

유럽 총 6만톤 캐파 

헝가리 1공장 연간 1만톤

헝가리 2공장 2021년 7월 완공 / 8월 생산 / 연간 5만톤 

 

고객사

국내 배터리 3사 / 현대차 / 현대글로비스 / 삼성물산 등 

최대 고객은 SDI 

 

<중웨이구펀(중국)>과 폐배터리 재활용 파트너십 체결 

 

<중웨이구펀>

2014년 삼원계 양극재 생산 업체로 설립 

2019년 양극재 출하량 기준 글로벌 점유율 2위 / 산화코발트는 3위 

테슬라와 샤멍텅스텐 등 고객사로 두고 있음 

 

#유일에너테크

2차전지 노칭/스태킹 장비 생산 업체

2021년 창사 이래 최대 수주잔고 696억원 달성 / 그러나 코로나로 인한 고객사 투자 지연

1H22까지 캐파 4배 증설 목표 / 매출 규모 약 3000억원 

폐배터리 재활용 업체 <재영텍> 100억원 투자 / 지분 약 18% 

<재영택>은 블랙 파우더에서 고순도 이차전지 탄산리튬 추출(회수율 85% 이상) 기술 보유 

 2021년부터 국내 주요 3대 양극재 업체 및 중국 업체에 탄산리튬 및 NCM 황산염 납품 진행 중  

 

캐파

탄산리튬 월 100톤 / NCM황산염 월 150톤 

 

매출 비중

이차전지 장비 75.5% / 유지보수 및 부품 교체 등 기타 24.5% 

 

고객사

SK이노베이션 

[출처]

https://news.mt.co.kr/mtview.php?no=2021111516015480743 

"100% 재활용 배터리" 노스볼트 가세에 달아오르는 폐배터리 시장 - 머니투데이

https://news.naver.com/main/read.naver?mode=LSD&mid=sec&sid1=001&oid=014&aid=0004742387 

하나기술, GS건설 자회사 ‘에네르마’와 폐배터리 관련 공급계약 체결

https://www.inews24.com/view/1427178

SK온, 전기차 폐배터리로 '친환경 ESS' 만든다

http://www.segye.com/newsView/20211130514367?OutUrl=naver 

“28조 시장 잡아라” 폐배터리 재활용도 활발 [K브랜드 리포트]

https://www.hankyung.com/economy/article/2021112924361

전기차 폐배터리를 ESS로 쓴다

https://news.v.daum.net/v/20211116055001950?x_trkm=t 

"100% 재활용 배터리" 노스볼트 가세에 달아오르는 폐배터리 시장

https://theguru.co.kr/mobile/article.html?no=27648 

[단독] 성일하이텍, '전구체 세계 2위' 中 중웨이구펀 폐배터리 재활용 파트너십

https://n.news.naver.com/article/016/0001916912

다임러, 獨에 폐배터리 재활용 공장 짓는다…600兆 시장 두고 ‘각축전’

https://news.naver.com/main/read.naver?mode=LSD&mid=sec&sid1=105&oid=030&aid=0002954181 

LG엔솔, 에코프로와 전기차 폐배터리 재활용 사업 시동…배터리 양극재로 40% 재활용

https://n.news.naver.com/article/277/0004990104

[단독] 양극재 대표기업 엘앤에프, 테슬라 창업자와 손잡았다

> 잡생각

폐배터리 시장이 계획되면 양극재/음극재 등 안에 있는 재료들을 퓨어하게 분리해서 재활용 해야 함. 

여기에 아마 불순물도 많이 섞여있을 듯 / 이를 그대로 쓰면 성능도 문제고 화재의 원인이 되기도 함. 

그러면 탈석기 / 검사기 등 같은 거 수요 많이 늘어날 듯

=> 탈철기 / 대보마그네틱

탈철기는 보다 질 좋은 소재를 생산하기 위해서 향후 모든 소재 업체 및 세트들로부터 수요가 있을 것같은데 주가는 후덜덜함.     

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+ 추가 

1) 폐배터리 재활용 과정은 간단하게, 수거 -> 필요 금속 추출임 

2) 수거한 폐배터리는 '배터리 팩' 형태로 가져오고 5가지로 분류됨 

 

셀 / 케이스 / BMS(Battery Management System) / 냉각장치 / 열 관리 장치 

 

셀은 배터리 팩에서 중량 기준으로 차지하는 비중은 58%임 

 

셀에서 구성 내용을 보면 아래와 같음 

 

양극 40% / 음극 25% / 케이스 15% / 분리막 5% 

 

그리고 재활용 되는 부분은 양극재, 즉 NCM 희소 금속임 

 

음극재나 BMS는 아직까지는 재활용하고 있지 않음 

 

3) 폐배터리 공정은 전처리와 후처리 공정으로 나뉨 

 

> 전처리 공정

폐배터리를 금속 분말 형태의 중간 원료(Black Powder)로 만드는 공정임  

 

> 후처리 공정

전처리를 통해 회수한 블랙파우더를 습식제련을 통해 고순도 배터리 원료를 얻는 공정임 

 

4) 전처리 공정은 습식과 건식 제련으로 나뉨 

 

> 습식 제련

1) 파쇄 전처리 공정

니켈 / 코발트 / 망간 / 리튬 / 알루니늄 / 구리를 회수하는 과정 

 

2) 패터리 팩을 수거하여 분리 -> 방전 -> 해체 -> 파쇄 -> 선별 과정을 거침 

파쇄는 기계장치에 넣어 물리적으로 파쇄함 

 

선별은 밀도와 자력을 이용하여 희귀금속이 포함되어 있는 Black Mass와 알루미늄과 구리를 구분함 

 

Black Mass는 황을 사용하여 녹여 여과/용매/침출 과정을 거처 니켈N / 코발트C / 망간M을 회수함 

 

3) 장점

투자비와 공정비용 저렴 

 

적은 용량 배터리도 처리 용이 

 

연소과정 불필요 / 이산화탄소 배출 없음 

 

건식 제련에서 회수하기 힘든 리튬 / 망간 추출 가능 

 

4) 단점

낮은 온도에서 수행되어 공정 시간이 김 

 

대량 제련은 어려움 

 

5) 습식제련 대표기업 

성일하이텍 / BRUNP(CATL 자회사) / GEM(중국) 

 

> 건식 제련

1) 물리적 전처리 없이 고온 용융로에서 금속 성분을 분말 형태로 회수하는 공정

 

용융 : 고체상태에서 가열하여 변형되는 현상

 

2) 메탈혼합물(코발트/니켈/구리)은 회수하고 나머지는 슬래그(리튬/알루미늄/망간)로 배출  

 

슬래그 : 금속을 녹이면 남는 찌꺼기 

 

3) 메탈혼합물은 습식제련을 통해 회수함 

 

건식제련만으로는 리사이클을 할 수 없음 

 

4) 장점

 

대용량 배터리 처리 가능 

 

고온 용융로를 활용하므로 이산화탄소 배출이 많음 

 

용융로 등 설비가 필요하여 초기 캐팩스가 큼 

 

5) 대표기업

유미코어