지식나눔

리튬이온전지 분리막 산업

안녕하세요 2차전지 시장 종사자입니다. 

현재 대새인 리튬이온전지에는 전해질이 액체이기 때문에 분리막이 필요에 의해 들어가게 됩니다. 

하지만 2025년 전고체전지가 상용화를 이룰 것이라고 모두들 예상하고 있습니다.  

전고체전지는 전해질이 고체이기 때문에 분리막이 필요없게 됩니다. 
 
궁금한 것은, 전고체전지 이후입니다. 
전고체전지 이후에 리튬황전지 그리고 리튬에어전지가 차례로 등장할 것인데, 여기에도 고체전해질이 사용이 된다면 분리막은 영원이 필요없게 될까요??
배터리분리막 시장은 2020년에 절정을 이루게 되는데
이후 부터는 사양산업을 달리게 되는게 아닌지 걱정이되내요...(제가 배터리분리막 종사자입니다...)

리튬황 적용 분리막이 연구 중인데 무의미해질지도 모르겠습니다. 

고체전해질이 배터리분리막의 경쟁자로 느껴지기도 합니다. 

글이 길었는데, 궁금한 것은

 1. 배터리분리막이 2020년대 중반부터 사양산업의 길을 가게 될 것인지?
그리고
 2. 리튬황과 리튬에어에도 고체전해질이 탑재되어
분리막이 필요없게 될지 입니다. 

긴 글 읽어주셔서 감사합니다. 
좋은 의견 부탁드리겠습니다. 
  • 전지 분리막
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답변 6
  • 답변

    윤석환님의 답변

    질문자분께서 2차전지 시장 종사자이시기에 더 잘 아실지도 모르겠습니다만, 분리막과 고체 전해질을 유사한 관점으로 바라보면 어떨까요?

    2차전지와 동일하지는 않지만 비슷한 전기화학 원리를 활용하는 수소 고분자 전해질 연료전지(H2 Polymer Electrolyte Memebrane Fuel Cells)의 경우 2차전지의 분리막 역할을 하는 고분자 전해질막이 Separator와 Ion-conductor 역할을 동시에 수행하게 됩니다. 고체전해질 배터리의 경우 앞서 설명드린 개념을 유사하게 응용하고 있기 때문에, 분리막과 고체전해질을 유사한 관점으로 바라볼 수 있지 않을까 싶습니다. 일반적으로 사용되는 PE/PP와 같은 분리막에 Lithium Ion Conducting 기능을 부여할 수 있다면, 기존 분리막과 고체전해질의 특성을 융합할 수 있을 것 같다는 생각이 듭니다.

    질문에 정확한 답변이 아닐 수도 있겠지만, 관점의 차이를 통해 '경쟁'의 구도 보다는 융합의 기회가 발생할 수 있을 것이라는 의견을 드립니다.

    질문자분께서 2차전지 시장 종사자이시기에 더 잘 아실지도 모르겠습니다만, 분리막과 고체 전해질을 유사한 관점으로 바라보면 어떨까요?

    2차전지와 동일하지는 않지만 비슷한 전기화학 원리를 활용하는 수소 고분자 전해질 연료전지(H2 Polymer Electrolyte Memebrane Fuel Cells)의 경우 2차전지의 분리막 역할을 하는 고분자 전해질막이 Separator와 Ion-conductor 역할을 동시에 수행하게 됩니다. 고체전해질 배터리의 경우 앞서 설명드린 개념을 유사하게 응용하고 있기 때문에, 분리막과 고체전해질을 유사한 관점으로 바라볼 수 있지 않을까 싶습니다. 일반적으로 사용되는 PE/PP와 같은 분리막에 Lithium Ion Conducting 기능을 부여할 수 있다면, 기존 분리막과 고체전해질의 특성을 융합할 수 있을 것 같다는 생각이 듭니다.

    질문에 정확한 답변이 아닐 수도 있겠지만, 관점의 차이를 통해 '경쟁'의 구도 보다는 융합의 기회가 발생할 수 있을 것이라는 의견을 드립니다.

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  • 답변

    정연학님의 답변

    자동차는 상당히 보수적이기 때문에 쉽게 변경을 하지 않습니다.
    가전도 마찬가지지만 10년 이상 사용하기 때문입니다.
     
    * Bloomberg 뉴에너지 파이낸스는 전기자동차 관련 기술 발전 동향을 바탕으로 2040년까지 전기 자동차 시장 미래 보고서*를 발표(‘17.7.)
    전기자동차 부분은 이제 조금씩 확대가 되고 있고 2040년까지 계속 증가할 것으로 예측하고 있습니다.
     
    다른 배터리부분은 연구가 계속되어 교체시기는 당겨질 수 있으리라 생각이 들지만 교체가 쉽지 않습니다. 성능구현 부분부터 인증까지 많은 시간 및 비용이 들기때문에 어느 정도까지는 지속 될 것으로 예상이 됩니다.
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    자동차는 상당히 보수적이기 때문에 쉽게 변경을 하지 않습니다.
    가전도 마찬가지지만 10년 이상 사용하기 때문입니다.
     
    * Bloomberg 뉴에너지 파이낸스는 전기자동차 관련 기술 발전 동향을 바탕으로 2040년까지 전기 자동차 시장 미래 보고서*를 발표(‘17.7.)
    전기자동차 부분은 이제 조금씩 확대가 되고 있고 2040년까지 계속 증가할 것으로 예측하고 있습니다.
     
    다른 배터리부분은 연구가 계속되어 교체시기는 당겨질 수 있으리라 생각이 들지만 교체가 쉽지 않습니다. 성능구현 부분부터 인증까지 많은 시간 및 비용이 들기때문에 어느 정도까지는 지속 될 것으로 예상이 됩니다.
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  • 답변

    정연학님의 답변

    중소기업 로드맵입니다.
    마지막장에 전해질 부분이 있으니 참고바랍니다.
    고체전해질이 특허 및 기술이 증가하고 있지만 액체전해질도 계속 성장하고 있습니다.
     
    중소기업 로드맵입니다.
    마지막장에 전해질 부분이 있으니 참고바랍니다.
    고체전해질이 특허 및 기술이 증가하고 있지만 액체전해질도 계속 성장하고 있습니다.
     
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    정연학님의 답변

    첨부파일

    전세계  분리막 시장은 최근 3년간 연 평균 29.7% 성장하였다.
    최근 이차전지 시장은 소형 IT용 Application 시장에서 ESS, EV 시장으로 시장을 확대해 나가고 있으며 이차전지 분리막 시장 역시 이에 맞추어 수요가 증가할 것으로 전망되고 있다.
    리튬 이온 2차전지 분리막 시장은 일본의 Asahi Kasei 가 전통적 강세를 보이고 있으며, 작년 M/S 5위권이었던 셀가드(폴리포르) 인수로 인해 그 영향력이 강화될 것으로 전망 된다. 뒤를 이어 한국의 SK.이노베이션, 일본의 Toray, Ube, Sumitomo 등이 뒤따르고 있고, 중국 배터리 시장이 커짐에 따라 중국 분리막 회사들의 M/S 상승도 눈에 띄고 있다.
     
    전세계 분리막 시장은 한중일 3국이 시장을 주도하고 있으며, 일본 업체들은 앞선 기술력과 특허 우위를 바탕으로 중국의 저가 물량 공세에 대응하고 있다. 한국은 SK이노베이션, W-scope(외투기업) 등이 선전하고 있으며, 이들 분리막 시장 리딩 업체들은 저마다 생산캐파 증설을 통해 시장 수요 증가에 대비하고 있다.
     
    리튬 이차전지에서 분리막 소재는 크게 습식/건식 방식으로 분류되고 있으며, 그동안 Asahi Kasei, Toray, SK Innovation 등이 습식 방식을 주로 채택해 왔고, Celgard, Ube 등은 건식 방식을 주로 채택하여 왔다. 그 동안은 IT용 소형기기용 분리막 시장에 습식 방식의 분리막이 많이 사용되었으며, 건식법에 의한 분리막의 경우 상대적으로 습식보다 내열 특성이 좋아 최근 많은 이차전지 업체에서 자동차용 이차전지 분리막으로 검토 중이어서 수요가 증가할 것으로 전망된다. 더불어 분리막 소재 종류도 기존 PE, PP 중심에서 안전성이 더욱 중요시되는 전기차용 배터리에 유/무기/폴리머 코팅 분리막, 복합 분리막을 적용하는 업계 수요가 크게 증가가 될 것으로 전망 된다.
     
    전세계  분리막 시장은 최근 3년간 연 평균 29.7% 성장하였다.
    최근 이차전지 시장은 소형 IT용 Application 시장에서 ESS, EV 시장으로 시장을 확대해 나가고 있으며 이차전지 분리막 시장 역시 이에 맞추어 수요가 증가할 것으로 전망되고 있다.
    리튬 이온 2차전지 분리막 시장은 일본의 Asahi Kasei 가 전통적 강세를 보이고 있으며, 작년 M/S 5위권이었던 셀가드(폴리포르) 인수로 인해 그 영향력이 강화될 것으로 전망 된다. 뒤를 이어 한국의 SK.이노베이션, 일본의 Toray, Ube, Sumitomo 등이 뒤따르고 있고, 중국 배터리 시장이 커짐에 따라 중국 분리막 회사들의 M/S 상승도 눈에 띄고 있다.
     
    전세계 분리막 시장은 한중일 3국이 시장을 주도하고 있으며, 일본 업체들은 앞선 기술력과 특허 우위를 바탕으로 중국의 저가 물량 공세에 대응하고 있다. 한국은 SK이노베이션, W-scope(외투기업) 등이 선전하고 있으며, 이들 분리막 시장 리딩 업체들은 저마다 생산캐파 증설을 통해 시장 수요 증가에 대비하고 있다.
     
    리튬 이차전지에서 분리막 소재는 크게 습식/건식 방식으로 분류되고 있으며, 그동안 Asahi Kasei, Toray, SK Innovation 등이 습식 방식을 주로 채택해 왔고, Celgard, Ube 등은 건식 방식을 주로 채택하여 왔다. 그 동안은 IT용 소형기기용 분리막 시장에 습식 방식의 분리막이 많이 사용되었으며, 건식법에 의한 분리막의 경우 상대적으로 습식보다 내열 특성이 좋아 최근 많은 이차전지 업체에서 자동차용 이차전지 분리막으로 검토 중이어서 수요가 증가할 것으로 전망된다. 더불어 분리막 소재 종류도 기존 PE, PP 중심에서 안전성이 더욱 중요시되는 전기차용 배터리에 유/무기/폴리머 코팅 분리막, 복합 분리막을 적용하는 업계 수요가 크게 증가가 될 것으로 전망 된다.
     
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    정연학님의 답변

    리튬이차전지 분리막 최신 기술 동향 입니다.
    리튬이차전지 분리막 최신 기술 동향 입니다.
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    정연학님의 답변

    전고체 리튬이차전지용 산화물 고체전해질 기술개발 동향
    전고체 리튬이차전지용 산화물 고체전해질 기술개발 동향
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