전기 자동차용 배터리 종류 - BCG Group -

전기자동차용 배터리 종류 - BCG Group -

전기자동차용 배터리는 7단계의 밸류 체인을 구성하고 있다.

1) Component production

2) cell production

3) Module production

4) Pack production

5) Integration of the battery pack

6) Use during the life of the vehicle

7) Recycling of the battery

이 보고서에서는 상기 4단계(배터리 팩 단계)에 대해서 촛점을 맞추어 설명하고자 한다.

리튬이온배터리는 양극와 음극 사이에 다양한 물질인 적용되어 있는 배터리 화확 물질의 조합으로 구성되어 있다.

각각의 조합은 안전, 비용, 다른 요인에 따라 분명한 장단점이 있다. 이 화학 물질의 조합에서 자동차 산업에 적용되는 것은

NCA(lithium-nickel-cobalt-aluminum), NMC(nlithium-nickel-maganese cobalt), LMO(Lithium-Maganese Spinel), LTO(Lithium Titanate)

LFP (Lithium-Iron Phosphate). 요즘 일반 소비자에게 가장 많이 적용되는 기술은 LCO (Lithium-Cobalt Oxide)인데 자동차 기술에는 안전 문제로 적용되지

않는다.

자동차 밧데리 화학제는 에너지의 활용을 위해 모니터링, 발런스, 냉각시스템등의 제어가 필요하고 열폭주를 보호하고 셀의 긴 수명이 보호 되어야 한다.

LFP 특허 기술은 LTO 대비 2배이상, NMC 대비 4배 이상 증가하는 추세이다. 이유는 높은 안전도와 사용 용랑에 있다.

리튬이온 기술 중에서 6개 부분에서 비교 가능한다.

 1) 수명 (Number of charge and discharge cycles and overall battery age)

 2) 성능 (Peak Power at low temperatures, state of charge measurement, and thermal management)

 4) 에너지(how much energy battery can store per kilogram of weight)

 5) 파워 (how much power the batter can store per kilogram of mass)

 6) 비용 

사업적 측면에서, 높은 비용은 아직 가장 넘기 어려운 난과제이다. 

가장 큰 과제는 시장 수요가 증가함에 따른 규모의 경제 및 경험을 통한 제조 비용을 줄이는 것이 필요하다

 NCA 방식은 밧데리 성능은 높으나 안전 문제가 있는  LFP 방식은 안전하나 낮은 에너지 활용도를 가진다. 

주요 OEM 및 공급자는 6개 항목을 조건으로 밧데리 종류를 선정해야 된다.

1) 안전

  : Safety is the most important criterion for electric car batteries

    Even a single battery fire could turn public opinion against electric mobility and set back industry development for months

2) 수명

  : There are two ways of measuring battery life span: Cycle stability and overall age

3) 성능

  : Battery can be optimized for either high or low temperatures

4/5) 에너지/파워

  : The specific energy of batteries is their capacity for storing energy per kilogram of weight

  : The amount of power that batteries can deliver per kilogram of mass.

6) 비용

  : The United States Advanced Battery Consortium has set a cost target of $250/kwh

    The cost of batteries will play a critical role in determining the commercial viability of electric cars.

    - The current cost of an automotive lithium-ion battery packs, as old to OEMs at between $1,000 to $1,200 per kwh

    - BCG estimated that some 70 percent of cell costs and 75 percent of battery

      pack costs are volume independent, effectively creating a cost "glass floor"  for current battery technology.

    - Supplier of 15-kwh NCA batteries using modestly automated production to make 50,000 cells and highly manual assembly to produce 500 battery packs.

기타 

 NCA가 NFP보다 가격은 50% 비싸지만 30% 에너지 케파 및 볼트가 높아서 가격대비 보상되어 NCA 가격이 높다라고 단정하기는 어렵다.

 2009년에서 2020년에는 BCG 보고서에 따르면, NCA 밧데리 기준 현재가 기준 대략 60~65% 정도 절감 될것으로 전망 하고 있다.

 

  

 충전인프라는 전기차 운영에 또다른 중요 요소이다. 

발췌: https://www.bcg.com/documents/file36615.pdf