차전지 기업들에겐 새로운 이슈가 들려오고 있습니다. 바로 리튬메탈 배터리라는 단어입니다. 


먼저 무슨 뜻인지 함께 알아보고 수혜주에 대해서 알아보겠습니다.


<내용요약>

0. 리튬이온 배터리가 나오기 전 1988년 캐나다의 몰리에너지는 이미 리튬메탈 배터리는 상용화했는데, 배터리 화재로 대규모 리콜로 법정관리에 들어갔다.

*이 때도 덴드라이트가 화재의 원인.


1. 리튬메탈배터리는 음극에 리튬금속을 사용하는 배터리를 말한다.

- 배터리 1회 충전에 무려 900km 주행 가능한 배터리도 연구되고 있음.

*전고체 배터리는 많은 연구에 있지만 갈 길이 너무 멀고 이젠 하이브리드 리튬메탈이 각광 받을 것이라는 말이 많음. 

- 동박 기술도 매우 중요한데 에너지 밀도가 기존 흑연계 음극재 대비해서 10배 수준에 달하는 고용량 소재이다.

- 리튬이온배터리 뿐만 아니라 전고체 배터리에도 적용, 대체될 수 있을 것으로 보인다. 


2. 리튬메탈 음극재는 동박에 수십나노미터 두께의 리튬금속 호일 입힌다.

- 무게도 가볍고 두께도 흑연보다도 얇아서 기존 실리콘 음극재나, 흑연보다도 배터리의 부피 크기를 줄일 수 있음.

-리튬메탈은 차세대 배터리의 음극물질로 자주 연구되고 있다. 


3. 하지만 현재 리튬메탈전지의 난관은 덴드라이트 현상이다.

- 음극으로 이동한 리튬이온이 나뭇가지 모양의 결정을 형성하면서 배터리 수명에도 악영향을 미칠 수 있음. 

- 안정성에도 영향을 미치고 용량에도 문제가 될 수 있음.



4. 관련 기업 소식

- 최근 LG엔솔에선  400회 이상 충번히 가능한 리튬메탈 배터리 연구 결과를 발표하기도 했습니다. 붕산염 피란 기반 전해액을 세계 최초로 적용했다고도 합니다. 

- SES(미국솔리드에너지시스템) AI에선 2025년경 리튬메탈 배터리 상용화를 목표로 하고 있음(현대차도 1억 달러 투자)

- 롯데케미칼은 리튬메탈 음극재 개발하는 미국 스타트업 소일렉트에 지분 투자 하기도 함.

- 포스코는 2017년부터 리튬메탈 음극재에 대한 연구 개발 시작하여 2026년 상용화 예정. 음극재 제조에 있어서는 동박 기술도 중요한데 2026년 SKC와 협력으로 상용화 예정


5. 리튬메탈 배터리 관련주는

1) LG에너지솔루션 : 900km주행할 수 있는 리튬메탈배터리 원천 기술 개발 


2) 롯데케미칼 : 리튬메탈 음극재 안정성 향상 기술 개발. 고분자계 고체전해질 기반 분리막 코팅소재 제조기술. 


3) 포스코홀딩스 : SKC와 함께 리튬메탈음극재 차세대 소재 연구 


4) SKC : 포스코홀딩스와 함께 리튬메탈 음극재 연구 개발. + 음극재 제조에선 동박 기술도 필수 


5) 현대차 : 2024년 의왕연구소에 리튬메탈 배터리 연구 거점 구축. 현대차는 2023년부터 10년간 배터리 분야에 10조원을 투자할 것이라고 밝힘. 

* 미국 솔리드 에너지 시스템과 협력해서 리튬메탈 배터리 안에 있는 전해질을 고체로 대체하는 전고체 배터리도 개발할 계획이라고도 함. 

* 참고로 미국 솔리드에너지 시스템은 리튬메탈 배터리 신규 폼팩터도 개발함. 


6) SK : 미국 솔리드에너지시스템에 투자함. 


7)덕양산업 : SES와 협력해서 충북 충주에 1,900억을 투자해서 LBM(리튬메탈배터리) 생산에 나선다고 연초부터 이슈가 나옴. 


이외에도 세종공업, 디젠스, 이앤플러스, 웰크론한텍, 코오롱인더 등과 같은 기업도 참고.

리튬메탈전지 자세히 알아보면


결국 기존의 리튬이온 전지보다 주행거리도 훨 길게 달릴 수 있는 고효율 배터리라고 할 수 있습니다.


리튬이온전지 배터리의 단점을 보완하기도 하는데요. 삼성sdi에서도 적극적으로 연구하고 있는 전고체 배터리 시장의 상당 부분을 잠식하는 것이 아니냐는 말도 나오고 있습니다. 


향후 전고체 배터리의 경우 소형 IT제품용으로도 많이 쓰일 수 있고 차세대 전기차용 배터리는 황화물계 전고체 배터리가 아닌 리튬메탈 배터리가 좀 더 넓게 빠르게 적용되는 것 같다는 말이 나오고 있습니다. 

기존의 흑연제 음극재를 리튬메탈로 대체를 하는 전지를 말합니다. 리튬이온전지보다 음극재의 부피와 무게도 대폭 줄이며 주행거리와 에너지 밀도도 늘릴 수 있습니다.

차세대 배터리 중 대표적인 것 중 하나로 꼽히고 있습니다. 
리튬메탈전지의 난관

바로 덴드라이트 현상입니다. 충전할 때 음극으로 이동한 리튬이온이 수지상을 형성하는 것입니다. 흑연은 층상구조로 사입이 되어 덴드라이트가 생기지 않지만 리튬메탈은 음극으로 이동 후 곧바로 리튬금속과 환원 반응이 생겨서 음극 표면에 쉽게 전착이 되기도 합니다. 이 때 전착된 리튬이 계속 자라서 분리막도 뚫고 양극에 닿으면서 단락이 생기고 배터리 폭발도 생길 수 있습니다.

특히 배터리 수명에도 영향을 미치기에 조심해야 합니다. 충방전 효율도 떨어지고 배터리 용량도 감소할 수 있음. 

리튬메탈 배터리 관련주는
1. LG에너지솔루션

리튬메탈 배터리 원천 기술을 개발했고 최근엔 카이스트와 함께 리튬메탈 배터리 성능을 획기적으로 개발할 수 있는 기술도 개발하고 있습니다. 

현재 시총은 약 98조이며 최근 중국의 LFP배터리 이슈와 리튬 가격 하락 등으로 수익성 약화로 주가 조정도 많이 받은 상태입니다.
2. 롯데케미칼

미국 리튬메탈 음극재 개발 스타트업인 소일렉트와 리튬메탈 음극재 생산 합작사 설립 MOU를 체결했고 실제 지분투자도 했습니다. 

전기차 배터리 수요 증가에 대비, 합작사 설립 뿐만 아니라 2025년까지 약 2억 달러 규모의 기가와트급(GWh) 리튬메탈 음극재 공장 건설 검토한다고도 합니다. 향후 흐름을 지켜봐야 합니다. 
3. 포스코홀딩스

대표적인 2차전지 관련주 중 하나로 포홀은 SKC와 리튬메탈 음극재 등 차세대 이차전지 소재 사업 경쟁력을 강화하려고 하고 있습니다.

시총은 약 40조에 달합니다
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4. SKC

리튬메탈 음극재 기술에는 동박 기술도 중요합니다. 에너지 밀도도 기존 흑연계 대비해서 10배에 달하는 고용량 소재이기 때문입니다. 최근 주가는 약 3조에 달합니다. 

이미 SKC는 SK넥실리스를 통해서 2차전지용 동박 시장에선 글로벌 1위를 차지하는 기업입니다.
5. 현대차 

리튬메탈 배터리 음극재 내재화를 목표로 연구하고 있는 기업입니다. 2021년에도 리튬메탈이 기존 배터리 한계를 넘어설 수 있는 기술이라고 말한 바 있습니다. 현대차의 시총은 약 40조입니다. 
6. SK

리튬메탈배터리 신규 폼팩터를 개발한 SES(솔리드에너지시스템)에 약 300억을 투자를 한 기업이라서 관련주입니다. SK의 시총은 약 13조입니다. SES의 3대 주주임. 
7. 덕양산업

SES(솔리드시스템에너지)와 협력해서 충북 충주에 약 1,900억을 투자해서 LBM 리튬메탈배터리 생산에 나선다는 소식이 들리기도 했습니다. 시총은 약 1,900억대인 회사입니다.