
전해질 공급망이 탈중국 움직임을 가속화하고 있다.
전해질은 LiB(리튬이온전지) 전해액에 10% 정도 투입되며 전하 캐리어로써 리튬이온의 전극간 이동을 돕는다.
일반적으로 육불화인산리튬(LiPF6)을 사용하며 캐리어 이동성이 배터리 출력, 충전시간 단축과 직결될 뿐만 아니라 전해질 품질에 따라 발화 사고가 발생할 수 있어 LiB의 성능을 좌우하는 중요한 소재로 평가된다.
중국이 글로벌 LiPF6 생산량의 80-90%를 장악하고 있으며 오스트레일리아산 리튬정광을 사용하는 탄산리튬 정제 프로세스가 중국에 집중되면서 최근 수년 동안 중국기업의 신규 진출이 폭증했고 탄산리튬 가격 폭락과 전기자동차(EV) 시장 성장 둔화로 2021-2022년 대비 70-80% 낮은 수준에서 가격 경쟁을 벌이고 있다.
모리타케미칼, 인디아·동남아 합작 검토
일본 모리타케미칼(Morita Chemical)은 LiPF6 생산체계를 재편할 계획이다.
중국 이외 지역에서 리튬화합물을 직접 조달함으로써 혼란스러운 리튬 시황에 대응 가능한 체제를 갖추는 동시에 원료부터 품질 보증이 가능한 비중국산 전해질을 공급해 수요기업의 지정학적 리스크 감소와 규제 대응에 기여하는 전략을 모색하고 있다.
모리타케미칼은 2025년 아시아 신규 전해질 생산기지 건설 계획의 세부 사항을 결정할 예정이다.
후보지는 인디아와 동남아이며 가동 예정은 2026년 이후이다. 현지기업과 협업해 중국공장과 동등한 수준의 생산능력을 갖추고 리튬화합물부터 일관생산할 방침인 것으로 알려졌다.
또 원료부터 현지생산을 실현함으로써 시장을 장악한 중국제품과도 차별화할 계획이다.
중국공장과 신규 사업장 투트랙으로 대응
모리타케미칼은 중국의 신에너지 자동차(NEV) 시장이 성장하면서 LiPF6 수요가 양호한 흐름을 유지하는 동시에 경쟁이 격화됨에 따라 도태되는 생산기업이 증가할 것으로 예상하고 있다.
중국공장인 Morita New Energy Materials는 자동화 등 대폭적인 라인 개선을 통해 생산성을 향상시켜 중국 시장에서 통하는 품질과 코스트 경쟁력을 확보했다.
현재 중국공장은 생산제품 가운데 약 70%를 북미, 아시아, 유럽에 수출하고 있으나 앞으로는 증가하는 리튬인산철(LFP) 배터리용 등 현지 니즈에 맞춘 라인업에 집중해 우선적으로 생산제품을 공급하는 등 현지 시장 공략을 적극화할 계획이다.
반면, 신규 사업장은 북미와 아시아 시장에 주력할 방침이다. 신규 공장은 동남아시아, 인디아 현지기업과 합작법인을 설립하는 방향으로 검토하고 있는 것으로 파악된다. 단일 국가 또는 2개 국가를 연결하는 LiPF6 일관생산체제를 구축할 방침이며 기능 분담, 투자액 등을 검토하고 있다.
아시아에서 전기자동차 뿐만 아니라 전동자전거 등 e-모빌리티와 드론 생산이 확대될 것으로 예상되는 가운데 모리타케미칼은 LiB 생산 현지화가 현실화됨에 따라 여분의 리튬화합물을 외부에 판매하는 방안도 검토하고 있다.
국내에서는 백광산업이 LiPF6의 원료인 삼염화인(PCl3)과 오염화인(PCl3) 국산화를 주도하고 있다.
백광산업은 2024년 10월 말 새만금 국가산업단지에서 삼염화인·오염화인 10만톤 공장을 착공했다. 백광산업은 대부분 중국에 의존하고 있는 삼염화인과 오염화인을 국산화함으로써 첨단산업 공급망 안정화에 기여할 방침이다.
아사히카세이, 초이온 전도 라이선스 확대
아사히카세이(Asahi Kasei)는 기술 라이선스형 사업을 본격화하고 있다.
아사히카세이는 AN(Acrylonitrile) 함유 초이온전도성 전해액 라이선스 및 컨설팅 서비스를 핵심으로 하는 프로젝트를 추진하고 있으며 2025년 상용화
할 계획 아래 2024년 4월 신규 조직 TBC(Technology Value Business Creation)를 설치했다.
TBC는 연구개발본부와 연결돼 라이선스, 데이터 등 무형자산을 활용한 수익화를 촉진하는 추진조직 역할을 수행하고 있다.
아사히카세이는 2024년 6월 기술검증(PoC)에 성공한 LiB용 초이온 전도성 전해액 기술을 핵심 사업 가운데 하나로 육성할 계획이다.
초이온 전도성 전해액은 LiB의 약점인 저온·고온 환경에서의 성능저하 문제를 극복하고 내구성 개선에 기여하는 기술로 기대를 모으고 있다.
아사히카세이는 특별한 설비투자가 필요하지 않아 기존 설비에서 생산이 가능한 점을 무기로 시장을 공략할 방침이다.
특히, 한냉지 대책이 필요한 납 축전지 대체 솔루션으로 주목받고 있다.
12볼트 배터리이기 때문에 탑재용량 자체는 작지만 4륜 자동차에 반드시 1기 이상 들어가기 때문에 일정한 수요를 기대하고 있다.
공급 대상은 북미, 중국, 인디아, 유럽 등 4개 지역이다. 2024년 11월 TBC 관계자들이 중국 국제수입박람회(CIIE)에 맞추어 중국을 방문해 현지 전기자동차와 LiB 생산기업, 미디어에게 기술과 코스트 관련 강점을 홍보한 것으로 알려졌다.
일본 배터리산업은 AN을 기피하고 있으나 글로벌 시장에서는 전극이중층 슈퍼커패시터(EDLC)용 전해액에 사용하고 있다. 반면, 중국기업들도 AN을 오랫동안 연구했으나 배터리 응용 가능성을 낮게 평가하고 있다.
미쓰이금속, 세계 최대 고체 전해질 공장 건설
일본은 세계 최대 전고체전지용 황화물계 고체 전해질 공장도 건설한다.
롯데에너지머터리얼즈와 솔리비스, 이수스페셜티케미칼 등 국내기업들이 황화물계 고체 전해질 생산을 추진하는 가운데 일본 미쓰이금속은 2024년 황화물계 고체 전해질 A-SOLID 초기 양산공장 건설 계획을 공표했다.
사이타마현(Saitama) 소재 사업창조본부·종합연구소 부지에 공장동을 건설해 2027년 가동할 예정이며 투자액을 비롯한 세부 사항은 밝히지 않았다.
다만, 현재 가동하고 있는 양산 시험동 포함 세계 최대 수준의 생산능력을 확보할 방침인 것으로 알려졌다.
미쓰이금속은 A-SOLID가 2027년경 출시될 전고체전지 탑재 전기자동차에 채용될 것으로 기대하고 고효율·고품질 달성을 위한 생산기술 확립과 공급체제 정비에 속도를 낼 계획이다.
LiB는 전해질에 가연성 유기화합물을 사용하기 때문에 고온환경에서 발화 위험이 있으며 저온에서는 응고될 우려가 있어 동작온도 범위가 섭씨 영하 20-영상 60도 수준으로 제한된다.
반면, 무기 소재를 주로 사용하는 전고체전지는 동작온도 범위가 영하 40-영상 100도 이상으로 넓으면서 발화 위험이 적고 수명도 20년에 달한다. 자동차용 LiB 모듈의 중량이 증가하는 요인인 열 제어 시스템도 간소화할 수 있어 차세대 전기자동차와 산업기계 등 가혹 조건에서 사용하는 기기용으로 개발하고 있다.
2027년 황화물계 양산 계획
미쓰이금속은 LC(Liquid Crystal) 및 LED(Light Emitting Diode)용 황화물 형광체 노하우를 살려 고품질 황화물계 고체 전해질을 안전하게 생산할 수 있는 독자적인 프로세스를 개발했다.
2021년부터 A-SOLID 공급을 추진하고 있으며 일본 맥셀(Maxell)이 A-SOLD를 상업용 전고체전지에 채용하면서 인지도를 확대해 수요가 증가하고 있다.
미쓰이금속은 종합연구소 양산 시험동을 2회 증설했으며 No.2 설비가 가동하면 생산능력이 2021년 대비 200% 확대된다. 초기 양산공장은 현행 배터리 라인업 생산을 상정하고 있으며 자동화와 안전성을 높인 설비 등을 도입해 고품질과 적정 코스트를 확립할 방침이다.
미쓰이금속은 망간산리튬(LMO) 개발·생산 등으로 축적한 양·음극재 노하우를 살려 전고체전지의 충·방전 기능 안정화 기술 개발에도 속도를 내고 있다.
한편, 롯데에너지머티리얼즈는 2024년 150억원을 들여 황화물계 고체 전해질 70톤 파일럿 공장을 건설했으며 2027년 1200톤 양산설비를 가동할 계획이다. 솔리비스도 2025년 2분기에 40톤 공장을 완공할 예정인 것으로 알려졌다. (윤우성 선임기자: yys@chemlocus.com)