6.수산화리튬(lithium hydroxide)

 

 

 

 

 

 

 

 

●수산화리튬

 

 

 

 

 

 

 

 

 

전구체를 양극재로 만들기 위해서는 리튬소스가 필요하다.대표적인 리튬소스는 수산화리튬과 탄산리튬이 있다.

 

 

 

 

 

 

 

◈탄산리튬과 수산화리튬

 

 

	탄산리튬	수산화리튬
생산방법	폐배터리 재활용(석회법 및황산법), 염호	폐배터리 재활용(석회법)
사용	저용량 배터리 양극재	고용량 배터리  양극재
적용기기	핸드폰,노트북,전동공구	전기자동차
	수산화리튬 부족 ------   탄산리튬→수산화리튬재가공

 

 

 

 

 

 

 

리튬의 정제는 광물로부터 정제한다.호주나 중 국 등에서 채굴되는 광석 스포듀민(spodumene)으로부터 열처리-산 또는 염기침출-전해채취 또는 탄산화 반응을 통해 수산화리튬이나 탄산리튬을 생산한다.광석에는 리튬이 0.5-3.7% 정도 포함되어 있다.다른 방법으로는 남미지역의 염호에서 증발-농축-불순물 제거 과정을 거친 후 탄산리튬을 생산한다.염호에는 리튬이 0.06-0.15 정도 포함되어 있다. 수산화리튬은 고용량배터리에 적합한 리튬소스로 고용량 배터리는 니켈 함량이 높아야 한다.니켈은 높은 온도에서 리튬과 합성이 어렵다.따라서 탄산리튬보다 녹는 점이 낮은 수산화리튬이 니캥과 합성이 용이하기 때문에 하이니켈 양극재를 필요로 하는 고성능 장거리주행 자동차의 경우 수산화리튬을 사용하여 양극재를 만들어야 한다.전기차 판매가 급증함 따라 수산화리튬이 부족하기 때문에 탄산리튬을 재가공하여 수산회리튬을 생산하고 있지만 수요에 비하여 공급이 부족한 상황이다.수산화리튬(lithium hydroxide)은 화학식이 LiOH인 리튬의 수산화물이다. 흰색 고체이며 물에 녹는다.수산화리튬은 탄산리튬과 함께 리튬이차전지의 필수 소재이다. 탄산리튬이 노트북과 휴대폰용 배터리에 자주 사용되는 반면, 수산화리튬은 고성능 전기차 배터리에 사용된다. 고용량 전기차 배터리용으로 주로 사용되는 이유는 배터리 용량을 키우는 니켈과 합성하기 쉽기 때문이다. 리튬광석에서 추출하거나 폐 이차전지에서 수거한 인산리튬을 전환농축해서 만든다.전고체 배터리는 배터리 양극과 음극 사이의 전해질이 액체로 된 현행 리튬이온 2차전지와는 달리 전해질까지 모두 고체로 구성된 리튬 2차전지다. 에너지 밀도가 높고 발화 가능성이 낮아 꿈의 배터리로 기대를 모으고 있다. 현재 일본, 미국 등 해외 기업과 국내 기업들이 전고체 배터리 시장을 선점하기 위해 시제품 생산에 박차를 가하고 있다.전고체 배터리 소재로 사용되는 수산화리튬은 현행 리튬이온 2차전지 양극재 소재로 사용되는 수산화리튬에 비해 더 높은 순도를 요구하는 것으로 알려져 있다.

 

 

 

 

 

이번에 리튬플러스가 양산에 성공한 전고체 배터리용 초고순도 수산화리튬은 순도 99.999%로, 이는 순수 수산화리튬 성분을 제외한 전체 불순물의 함량이 10ppm 미만으로 관리돼야 한다는 뜻이라고 회사 측은 설명했다.회사 관계자는 이는 전 세계 주요업체의 제품과 비교하더라도 현재 양산되고 있는 수산화리튬 가운데 최고 수준의 순도에 해당한다며 이번 초고순도 수산화리튬 출시로 국내 전고체 배터리 소재 업체들의 경쟁력 향상에 도움이 될 수 있기를 바란다고 말했다.리튬플러스는 이번 신제품 개발로 전고체 배터리용 수산화리튬(순도 99.999%)과 기존의 리튬 2차전지 양극재용 수산화리튬(순도 99.995%)과 함께 등 두 종류의 제품을 양산하게 됐다.회사 관계자는 초고순도 수산화리튬 양산을 통해 향후 전고체 배터리 소재용 수산화리튬 시장을 선점할 수 있도록 노력할 것 이라면서 현행 2종의 제품에 더해 앞으로는 무수 수산화리튬, 염화리튬 등 제품군을 더욱 다양하게 확장할 것이라고 설명했다. 리튬플러스는 포스코그룹의 리튬 연구 총괄책임자가 퇴직 후 수산화리튬 제조업체를 설립한 것으로 확인됐다RIST(포항산업과학연구원) 출신인 그는 2012년 포스코가 볼리비아 우유니 등 염호 자원 개발에 나섰을 당시 볼리비아 당국 관계자를 상대로 리튬 추출 기술을 설명한 연구자로서 리튬과 관련해 포스코그룹 내 가장 권위있는 연구자이었던 것으로 알려졌다.. 리튬플러스는 RIST 출신인 A씨와 B씨가 공동설립한 회사이다. 이 회사는 이브이첨단소재 등 업계에서 투자를 확보했다.리튬플러스는 충남 금산군에 수산화리튬 생산공장을 짓고 있다. 500억원을 투자해 전기차용 전지에 탑재할 수 있는 순도 99.9%의 배터리용 수산화리튬을 생산할 계획이다. 리튬플러스는 2022년 9월 조달청이 비축한 290톤 규모의 탄산리튬을 대여했다. 탄산리튬은 IT 기기용 전지에 주로 쓰이는데, 전기차용 전지에 쓰려면 수산화리튬으로 가공해야 한다.리튬플러스가 생산할 수산화리튬은 2차전지용 니켈과 함께 2차전지용 핵심 원료로 꼽힌다. 리튬은 전기를 생성하고 충전하는 역할을 하며, 광석과 염호에서 추출한다. 전기차 붐으로 배터리 수요가 증가하면서 리튬은 공급부족이 유력하다. 단기간 내 생산량을 획기적으로 끌어올릴 수 없는 상황에서 전기차 메이커와 전지업체, 소재업체가 리튬 확보에 나서고 있기 때문이다.

 

 

 

 

 

 

포스코홀딩스는 리튬 공급망 확보에 나서면서 2차전지 소재인 양극재와 음극재의 시장을 확보하고 있다. 포스코홀딩스는 1970년대부터 글로벌 광물 회사와 협력하면서 공급망 네트워크를 만들었고, 2차전지 원료인 니켈과 리튬까지 네트워크를 확보했다. 이를 토대로 수산화리튬 사업화에 나서고 있으며, LG에너지솔루션과 GM 등 수요업체와 납품 계약을 확대하고 있다.이렇듯 2차전지 시장에서 리튬은 각광받는 상품이다. 리튬플러스는 자본력이 포스코홀딩스와 비교해 압도적으로 열위에 있지만, 기술력은 포스코홀딩스와 비견된다는 평이다. 이유는 포스코그룹에서 리튬을 사업화하는데 리튬플러스 공동 설립자가 상당한 기여를 했기 때문이다. 사실상 포스코그룹 내 리튬 사업의 산파 역할을 했다는게 업계의 설명이다. 포스코홀딩스(당시 포스코)는 2010년 GS칼텍스와 LG상사(현 LX인터내셔널) 등 국내 기업들과 볼리비아 등 중남미에서 자원 개발에 나섰다. 같은해 3월 포스코는 탄산리튬 제조기술 개발 사업단을 출범하고, 리튬 자원 확보에 나섰다. 당시 포스코는 염전에서 물을 자연적으로 증발하는데 12개월 이상이 걸려 사업성이 떨어질 것으로 판단했다.그런데 포스코 연구원은 추출 기간을 2주 내로 단축시킬 수 있는 방법을 개발했다. 포스코는 2018년 아르헨티나 염호 '옴브레 무에르또(hombre muerto)'를 약 3100억원에 인수했다. 해당 염호에는 전기차 3억7000만대에 탑재할 수 있는 규모의 염수리튬이 매장(매장량 1350만톤)돼 있어 업계에서는 '잭팟'으로 평가받았다. 당시 포스코 연구원의 리튬 추출 기술이 없었다면 아르헨티나 염호의 사업성이 떨어져 인수하지 않았을 것이라는 평가다.포스코홀딩스는 최근 아르헨티나 염수리튬 공장 2단계 건설에 돌입했고, 내년 국내에 수산화리튬 생산공장을 착공한다. 2025년부터 매출이 본격적으로 발생할 것으로 전망했다. 이연구원은 현재 RIST를 퇴직했고, 포스코홀딩스와 경쟁관계다. 리튬플러스는 금산공장에서 탄산리튬을 가공해 전기차용 고순도 수산화리튬으로 생산한다. 현재 국내에는 리튬 생산공장이 없어 포스코홀딩스와 리튬플러스가 국내 유일의 수산화리튬 공장을 가동할 계획이다. 관건은 전기차용에 적합한 고순도 수산화리튬 가공 기술이다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

전기차 배터리 시장이 커지며 수산화리튬 수요가 2025년까지 연평균 35% 성장할 것이라는 분석이 나왔다. 글로벌 배터리 업계와 완성차 업체들이 소재 확보에 뛰어들며 배터리용 수산화리튬 수요는 45만t으로 폭증할 전망이다. 중국 CBEA(China Battery Enterprise Alliance)에 따르면 전 세계 수산화리튬 수요는 2019년 약 8만t으로 집계됐다. 리튬이온 배터리용 수산화리튬 수요는 약 4만2000t으로 전체 시장의 52%를 차지했다.전기차 시장이 커지면서 배터리 업체들은 수산화리튬 확보에 매진하고 있다. LG에너지솔루션은 2020년 말 칠레 리튬 생산업체 SQM과 리튬 공급 계약을 체결했다. 2021년부터 2029년까지 수산화리튬과 탄산리튬 5만5000t을 공급받기로 했다. 2018년 말 중국 간펑리튬 지분 1.2%를 사고 톈치리튬 자회사인 호주 톈치리튬퀴나나(TLK)로부터 작년부터 수산화리튬을 수급하고 있다. 또 2021년 7월, 호주 벌칸 에너지 리소스와 연간 1만t 규모(첫해 5000t)의 수산화리튬 구매계약을 체결했다. 기간은 5년으로, 5년 연장할 수 있다. 최대 10년 동안 총 9만5000t의 수산화리튬을 확보한 것이다.삼성SDI는 간펑리튬 지분 1.8%를 갖고 있다. 2018년 포스코와 컨소시엄을 꾸려 칠레에서 리튬 프로젝트도 따냈다.SK이노베이션은 TLK로부터 최대 5만t의 수산화리튬을 조달한다. 거래 기간은 2019년 7월부터 2024년까지다. 중국 롱후이 리튬과도 작년 10월 장기 공급 계약을 성사시켰다. 롱후이 리튬은 LG에너지솔루션, 삼성SDI와도 수산화리튬 납품에 손을 잡았다.글로벌 완성차 업체들도 수산화리튬에 눈독을 들이고 있다. 미국 테슬라는 중국 쓰촨 야후아 인더스트리얼 그룹의 자회사 야안 리튬으로부터 수산화리튬을 구매했다. 계약 규모는 6억3000~8억8000만 달러(약 6800억~9600억원)로 추정된다. 독일 BMW는 간펑리튬과 5억4000만 유로(약 7220억원)에 달하는 계약을 맺었다. 2020년부터 2024년까지 4년간 리튬을 받는다.포스코도 2020년 4월 연산 1500t 규모의 수산화리튬 생산라인을 광양 PosLX 공장에서 준공하고 생산에 들어갔다. 포스코는 수산화리튬을 폐2차전지에서 수거한 인산리튬을 통해 만든다. 인산리튬을 전환농축 작업을 거쳐 수산화리튬으로 만드는 공정인데, 리튬 회수율이 80%이상이라 경제성이 높다는 것이 포스코의 설명이다. 제조 과정에서 고형 폐기물도 발생하지 않고, 불순물 함량도 경쟁사 제품대비 3분의 1수준이다.2021년 7월 기준으로 수산화리튬 가격은 t당 1만5000달러(약 1718만원) 내외수산화리튬은 배터리 양극재의 필수 소재다. 니켈·코발트·알루미늄(NCA)을 비롯해 고용량 배터리 양극재에 주로 쓰인다

 

 

 

 

 

 

◈수산화리튬 생산관련주/하이드로리툼(리튬플러스와 협력관계)/POSCO홀딩스/리튬포어스(구 어반리튬)

 

◈수산화리튬 가공관련주 /에코프로(에코프로이노베이션)/POSCO홀딩스/미래나노텍(미래첨단소재)/성일하이텍

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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