최근 외신 CNBC에 따르면 업계 소식통을 인용해 테슬라는 세계 최대 금속 채굴업체인 글렌코어로부터 코발트 원료를 구매할 계획이다. 양 당사자 간 장기 협력 계약에 따르면 글렌코어는 연간 6000톤의 코발트를 테슬라에 공급하게 된다. 상하이 공장과 베를린 공장에도 코발트가 사용될 것이라는 소식이 더 들려오고 있다.
올해 2월 로이터통신은 테슬라가 국내 생산 모델에 코발트 프리 배터리를 사용할 것이라고 보도한 바 있다. 꼭 인산철리튬이어야 한다는 뜻은 아니다”라고 말해 모두의 식욕을 돋웠다. 돌 하나가 수천 개의 파도를 일으켰고, 당시 코발트 관련 산업의 주가는 한계까지 떨어졌다.
요즘 테슬라가 코발트 광석을 대규모로 구매한다는 소문은 자칫하면 단기적으로는 '코발트 함유' 배터리에 의존할 것으로 보인다.
코발트란?
현재 순수 전기차의 주력 라인은 3원계 리튬 배터리로 크게 NCM(니켈코발트망간)과 NCA(니켈코발트알루미늄) 두 가지 솔루션으로 나뉜다. 테슬라 모델3를 예로 들어보자. , 현재는 파나소닉과 협력하여 개발한 21700 배터리를 사용하고 있습니다. 기본적으로 NCA 배터리이며, 여기서 C는 코발트를 나타냅니다.
왜 코발트여야만 하나요? 현재의 소재 기술로 볼 때 코발트는 삼원계 리튬 배터리의 음극에 없어서는 안될 소재입니다. 주로 구조를 안정화하고 배터리의 과열을 방지하며 수명을 연장하는 역할을 합니다. 코발트를 대체합니다.
코발트 금속은 재생이 불가능하고 희소하다는 두 가지 특성을 갖고 있습니다. "Mineral Utilization and Protection" 저널의 연구에 따르면 지각 내 코발트의 함량은 매우 낮으며 지각 내 코발트의 평균 존재비는 0.0025에 불과하며 지각 내 코발트 90은 분산된 상태입니다. . 해양 망간 단괴 및 해양 코발트가 풍부한 지각과 같은 바다 바닥의 광물 매장지에 비해 육지의 코발트 함량은 훨씬 덜 풍부합니다.
코발트 금속
2019년 전 세계 확인된 코발트 매장량은 약 700만 톤으로, 2019년 전 세계 채굴량 14만 톤 기준으로 코발트의 남은 시간은 50년 남짓이다. 니켈, 망간, 알루미늄 및 기타 광물 매장량이 수십억, 심지어 수백억 톤에 달하는 것에 비하면 그 양은 한심할 정도로 적습니다.
희소성과 더불어 코발트 광산의 분포도 매우 집중되어 있습니다. 콩고, 호주, 쿠바는 세계 코발트의 주요 생산국이다. 세 나라의 코발트 매장량을 합치면 전 세계 매장량의 약 70%를 차지한다. 중국의 확인된 코발트 매장량은 8만톤으로 전 세계 매장량의 1.14%에 불과하다.
모두가 코발트 프리 제품을 추구하는 이유는 무엇일까요?
첫 번째는 비용, 두 번째는 자원의 한계, 세 번째는 인도주의입니다.
비철금속 산업 컨설팅 기관 안타이케(Antaike)의 통계에 따르면 2018년 전 세계 코발트 소비량은 약 126,000톤으로, 이 중 배터리 산업이 코발트 소비량의 60.86%를 차지해 78,000톤에 이르렀다.
2014년 코발트 가격은 20만 위안/톤이었으며, 2018년에는 한때 66만 위안/톤까지 치솟았다. 상하이비철금속네트워크(Shanghai Nonferrous Metal Network) 자료에 따르면 올해 5월 현재 코발트 가격은 6만 위안/톤 수준을 유지하고 있다. 최고 253,000위안/톤. 이에 비해 양극재의 니켈 가격은 알루미늄 10만위안/톤, 망간 1만3000위안/톤, 망간 1만위안 수준이다. 비용 격차는 육안으로 볼 수 있습니다.
테슬라는 이런 문제를 고려해 자사 제품에 함유된 코발트 함량을 2018년 10%에서 현재 3% 미만으로 계속 낮추는 방안을 택해 왔다. 하지만 코발트는 여전히 테슬라 배터리에 없어서는 안 될 재료다. 배터리 공급망 연구 기관인 벤치마크(Benchmark)의 계산에 따르면, 이제 모델 S에는 11kg의 코발트가 필요하고, 모델 3에는 약 4.5kg의 코발트가 필요합니다.
그렇다면 위에서 언급한 테슬라는 매년 6,000톤의 코발트를 구매한다는 구상은 무엇인가?
지난해 글로벌 코발트 생산량은 14만톤으로, 테슬라의 구매 비중은 전 세계 코발트 생산량의 약 4.2%를 차지했다. 세계 최대 코발트 공급업체인 글렌코어는 지난해 약 4만6300톤의 코발트를 생산했다. 테슬라는 매년 6000톤을 이곳에서 구매하는데, 이는 연간 생산량의 7분의 1에 해당한다.
모델 3당 필요한 코발트 4.5kg을 기준으로 계산하면 연간 6,000톤의 코발트가 테슬라의 차량 133만대에 대한 코발트 수요를 충족할 수 있다. 133만 대의 차량을 코발트 프리로 만든다면 얼마나 많은 비용이 절감될지 상상해 보세요.
리소스 제한에 대해 이야기해 보겠습니다. 21세기 에너지 전환 속에서 석유는 점차 전기로 대체되고 있으며, 스마트폰, 컴퓨터, 디지털 단말기 등 배터리 장비가 점점 더 대중화되고 자동차의 점진적인 전동화와 맞물려 리튬 배터리 산업은 더욱 더 발전하고 있다. 더 중요하며, 국가들은 코발트 광석의 가치를 깨닫기 시작했습니다. 앞서 언급한 바와 같이 콩고, 호주, 쿠바는 세계 코발트의 주요 생산국이다. 세 나라의 코발트 매장량을 합치면 전 세계 매장량의 약 70%를 차지한다. 자원 집중의 단점은 자원 경쟁으로 쉽게 이어진다는 것입니다.
1970년대와 1980년대 미국은 페르시아만의 석유 통제를 위해 이라크와 동맹을 선택했고, 이란은 석유 탐사권을 국유화하기 위해 서방과 8년간의 전쟁을 벌였다. 국가와 이라크 전쟁. 향후 순수전기차의 글로벌 인기 이후에도 코발트가 여전히 필수불가결하다면 '코발트 전쟁'이 임박할 수도 있다.
마지막으로 인도주의입니다. 많은 아프리카 국가들과 마찬가지로 콩고는 구리, 코발트, 주석, 니켈 광물 자원이 풍부함에도 불구하고 수십 년 동안 '자원의 저주'에 시달리고 있으며, 광산업을 제외한 콩고의 다른 산업 발전은 정체되어 있습니다. 광산업은 콩고 수입의 약 80%를 차지합니다. 전쟁과 정치적 부패로 인해 사회 발전은 거의 정체되었습니다.
영세 광산에 종사하는 어린이
낙후된 장비로 인해 많은 콩고 가족은 가족을 부양하기 위해 영세 광산에 참여하고 있습니다. 콩고 정부 추정에 따르면, 현재 콩고에서 수출되는 코발트의 20%가 영세 광부들에 의해 채굴되고 있습니다. 약 40,000명의 어린이가 광산에 종사하고 있습니다(2014년 자료). 일부 어린이는 하루 최대 12시간까지 광산에서 일하며 하루에 1,000~2,000 콩고 프랑(4.1~8.2위안 상당)을 벌고 있습니다. 글로벌 배터리 업계도 인도주의적 우려로 코발트 수요를 줄이고 있다.
코발트 프리 배터리란?
위와 같은 이유를 바탕으로 글로벌 배터리 공급업체와 자동차 제조사들은 배터리 제품 연구개발에 있어 코발트를 줄이거나 심지어 제거하기 위해 최선을 다하고 있다. 현재 동력 배터리의 두 가지 주류 기술 경로 중 에너지 밀도가 우수한 삼원계 리튬 배터리가 NCM111, NCM523, NCM622에서 NCM811로 발전했으며, 다른 경로인 인산철 리튬 배터리는 코발트의 비율이 점차 감소하고 있습니다. 하지만 자체적으로는 코발트가 포함되어 있지 않지만, 에너지 밀도에 있어서 자연적인 단점이 있기 때문에 자동차 회사들은 올해 BYD가 출시한 블레이드 구조의 인산철리튬 배터리 등 구조 혁신을 통해 이를 보완하려고 노력하고 있습니다.
위의 두 가지 노선 외에도 올해 5월 국내 허니콤 에너지 테크놀로지(Honeycomb Energy Technology)는 리튬 니켈 망간 산화물 구조를 사용하는 코발트 프리 배터리 2개도 출시했다. 이 기술은 실제로 20년 전에 이론적 기반이 있었지만 전해액 및 사이클 성능 문제로 인해 산업화되지 못했다. 허니컴 에너지는 양이온 도핑 기술, 단결정 기술, 나노 네트워크 코팅이라는 세 가지 핵심 기술을 통해 이러한 종류의 배터리의 대규모 적용을 달성했습니다.
허니콤에너지가 올해 출시한 두 제품 중 첫 번째 제품은 배터리 용량 115Ah, 에너지 밀도 245wh/kg으로 차량 측면에서 15년 120만km 보증을 달성할 수 있다. 올해 6월 출시될 예정이며, 또 다른 모델은 배터리 용량이 225Ah로 B급 세단을 모델로 한 것으로 시뮬레이션 측정에 따르면 NEDC 주행 가능 거리에 도달할 수 있다. 880km까지. 실제로 대규모 산업화를 이룰 수 있다면 코발트 함유 삼원계 리튬전지를 대체할 수도 있을 것이다.
테슬라는 코발트 프리인가요, 코발트 프리인가요?
——2019년 2월 Tesla는 2억 1,800만 달러의 프리미엄으로 Maxwell을 인수할 것이라고 발표했습니다55. Maxwell의 건전지 전극 기술과 슈퍼커패시터 기술은 배터리 에너지 밀도를 높이고 배터리 제조 공정을 단순화할 수 있습니다.
——2019년 10월 외신 Electrek에 따르면 Tesla는 캐나다 배터리 제조 및 엔지니어링 회사인 Hibar Systems를 비밀리에 인수했습니다. 후자는 미국과 중국에 공장을 두고 있는 배터리 셀 장비 생산 전문 기업이다.
——2020년 5월, 테슬라는 한국의 한화그룹과 배터리 제조 기계 주문을 체결했습니다. 최근 코발트 매입 소식과 맞물려 테슬라의 일련의 행보는 배터리 자체 생산을 가리키고 있다.
5월 22일 머스크 테슬라 최고경영자(CEO)는 트위터를 통해 올해 9월 15일 배터리 생산시설 견학을 포함한 '테슬라 배터리 데이' 행사가 잠정 개최될 예정이라고 밝혔다. 이번 배터리 데이를 맞아 테슬라는 수명이 최대 100만 마일에 달하는 새 배터리를 선보일 것으로 알려졌다. 한 소식통은 이 배터리가 테슬라와 CATL이 공동 개발할 것이라고 밝혔다.
5월 초 CATL은 수명이 최대 124만마일(약 200만㎞)에 달하는 배터리를 제조하거나, 최장 수명이 될 코발트 프리 구조를 사용할 준비가 됐다고 밝혔다. 현재 3원계 리튬 배터리의 3~5배입니다. 이 배터리가 테슬라 배터리 데이에 발표될 협업 프로젝트인지는 아직 확실하지 않습니다. CATL의 Zeng Yuqun 회장은 2019년 연례 실적 온라인 브리핑에서 “머스크는 Tesla가 자체 배터리를 만들고 싶어한다고 말했습니다. 내가 아는 한 그들의 기술 경로는 우리에게 영향을 미치지 않을 것입니다. 배터리를 더 좋게 만드는 방법을 탐구하세요.”
시장 관점에서 볼 때, 테슬라는 한 손으로 코발트를 원하고 다른 손으로 코발트를 사고 싶어합니다. 이것이 머스크의 탁월함입니다. 그는 협상에서 주도권을 쥐고 있습니다. Tesla는 아마도 자체 배터리를 생산할 가능성이 없지만 "코발트 프리"가 아니라면 어떻게 될까요? 9월 Tesla의 배터리 데이가 다시 지연되지 않기를 바랄 뿐입니다.
(사진/글/사진: Jiedian Tang Ke)
본 글은 Autohome Chejiahao 작성자의 글이며 Autohome의 견해와 입장을 대변하지 않습니다.