[21년 9월] 동진쎄미켐 주가가 왜 오를까?(2차 전지 소재 보충공부)

9월 15일~16일 동안 동진쎄미켐 주가가 10% 넘게 올랐음.

그동안 주가가 하락세여서 마음이 아팠는데 기관의 매수가 있었음

 

 

공매도 수량은 급증했는데 대차잔고는 큰 변동이 없다.

보통 주식을 빌려서(=대차 해서) 공매도를 때려서 주가가 하락하는데

이번에는 주식을 많이 빌리지도 않았는데 공매도 수량이 급증했다.. 

숏커버링인가? (공매도 잔고수량이 나와봐야 알 수 있음...)

 

 

 

왜 주가가 올랐을까? 기관은 왜 동진쎄미켐을 매수했을까?

혹시 2차 전지 소재중 아직 주목받지 못하고 있는 CNT 도전재 때문인 걸까?

 

 

9월 15일에 SK에서 IR을 했는데 배터리 소재 투자계획을 발표했음.

혹시 이것 때문에 동진쎄미켐 주가가 오른걸까?

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2차 전지 소재 발전 방향 보충 공부

양극재, 음극재, 첨가재가 주요 구성

양극재는 NCM --> High Nickel NCMA + CNT(Carbon Nano Tube)로 발전하고 있음

음극재는 흑연 --> 흑연 + Si(5wt%, 10wt%, 15t%)로 발전하고 있음

첨가제는 CNT 도전재가 필요함

 

왜 High-Nickel, CNT도전재, Si 음극활물질이 필요할까?

최근까지 전기차의 주행거리가 주요 이슈였음

양극재 등 소재 밀도(High Nickel 양극재 + Si 음극재)를 높여 주행거리를 늘렸음

주행거리가 500km 넘자 상향 평준화가 돼버림

그러자 충전시간 단축이 주요 이슈가 됨

그런데 초고속 충전을 하면 배터리 수명이 짧아짐

당연히 초고속 충전을 하면서 수명도 유지되길 원함

 

음극재는 충전할 때 양극에서 나오는 리튬이온을 받아들이는 소재로 리튬이온을 흑연 내층 구조 사이에 삽입하는 역할을 한다

리튬이온 배터리에서는 낮은 전자 화학 반응성, 구조적 안정성, 낮은 가격을 고려하여 흑연을 사용한다.

음극재 흑연 대신 Si(실리콘)으로 바꾸면 리튬을 약 10배 더 많이 저장할 수 있음

흑연 이론 용량 372mAh/g  < 실리콘 이론 용량 3590mAh/g

그래서 실리콘 음극재를 사용하면 급속 충전 속도가 빨라짐

 

실리콘을 이차전지에 적용하기 위해서 3가지 방법이 고려되고 있음

① SiO Glass에 실리콘 적용($6.6/Kwh), 

② 흑연에 실리콘 적용($10.2/KWh), 

③ 실리콘 나노와이어 적용(>$100/KWh) 방안이 고려

그런데 흑연에 실리콘을 많이 넣을 수 없어서 실리콘 음극활물질을 5~10wt% 추가한다

 

실리콘도 단점은 있음

충전 시 부피가 4배 증가

흑연은 충전 시 부피가 15~20% 증가

배터리가 충전과 방전이 반복되면 팽창과 응축을 반복하게 되어 실리콘 물리적 구조 붕괴로 용량 안정성이 낮고 음극활물질 코팅면이 파괴됨

지금은 흑연 사이에 실리콘을 끼워 넣는 방식을 사용하고 있는데 충방전으로 인해 실리콘이 팽창하는 문제를 해결하기 위해 CNT 도전재를 사용한다.

 

고속 충전을 위해서

양극재에 CNT 도전재 사용 필요

음극재에 Si 음극활물질 + CNT도전재 사용 필요

수명향상을 위해서

양극재에 CNT도전재 사용 필요

음극재에 Si 음극활물질 + CNT도전재 사용 필요

 

 

양극재 또는 양극활물질 발전방향(에코프로비엠)

• 다결정 양극재 --> High Nickel 단결정 양극재
• 에너지 밀도 증대 위해 High니켈 Low코발트화
• 다결정 양극재 결정 붕괴로 인해 수명/안정성 저하
• 단결정 양극재 CAGR + 46%

 

음극재 발전방향(대주전자재료)

• 실리콘 음극재(Si-C, 실리콘-탄소)
• 다공성 Si-C 음극재
• Si 음극재 CAGR +43%

 

 

도전재 발전방향(나노신소재, 동진쎄미켐)

도전재는 말 그대로 전기전도성을 가진 물질로 배터리 내 전하의 이동통로 역할을 한다

도전재는 입자형과 섬유형이 존재

입자형에는 카본 블랙(Carbon Black), 아세틸렌 블랙(Acetylene Black), 덴카 블랙(Denka Black)이 있다

섬유형에는 탄소 섬유(Carbon Fibers), 탄소나노튜브(CNT, Carbon Nano Tube)가 있다.

2차 전지의 기존 도전재는 카본블랙

2차 전지의 새로운 도전재는 CNT(Carbon Nano Tube) 도전재

 

도전재 공부한다고 논문을 찾아보게 될 줄이야..

Fig4 그림은 구글링해서 찾은 논문에서 발췌했는데..

형태가 다른 두 종류의 도전재의 사이클 특성을 알아보기 위하여 전기화학적 특성 평가를 진행한 그림이다.

(a) 그림이 방전시의 전지 용량의 변화를 나타내고 있는데, CNT 도전재를 사용한 경우의 용량이 다른 형태의 도전재인 DB(Denka Black) 도전재에 비해 약 500 mAh/g 정도 높게 나타났다.

50회 충방전 동안의 용량 유지율은 DB 도전재를 사용한 경우와 CNT 도전재를 사용한 경우 각각 76%, 84%로 나타났다. 

섬유형태를 띠고 있는 CNT 도전재는 활물질 입자 사이에서 탄력 있는 전도성 다리 역할을 하며, 수 사이클 동안 일어나는 부피 팽창에도 입자 사이의 접촉을 긴밀하게 유지시켜 줄 수 있어서 그 결과 입자형 도전재 사용 전극, 즉 카본 블랙에 비하여 보다 우수한 용량 유지율을 나타내는 것으로 연구결과 나타났다.

 CNT는 넓은 표면적, 높은 전자 전도성, 높은 유연성과 인장 강도를 갖는 물질로 알려져 있다.

이러한 특징 때문에 충방전 시 활물질의 부피 팽창에 대하여 완충 성분으로 작용하여 응력을 완화시킬 수 있으며 전기적으로 집전체와 접촉을 유지하기 때문에 안정적인 수명 특성을 나타낸다

또한 튜브형태로 이루어진 CNT의 구조는 리튬 이온(Li+ )과 전자의 이동에 필요한 채널을 제공하는 역할을 하여 빠른 충전과 방전이 가능하므로 우수한 속도 성능을 갖는다

결국 CNT는 전자 이동도가 높아서 기존 도전재 사용량을 20~30% 절감시킬 수 있어서 도전재 사용량을 줄이고 양극활물질을 많이 넣어서 에너지 밀도를 높일 수 있음.

또한 전지의 양극활물질이 세라믹 소재로 분류되기에 전도성이 낮이 이를 증진시키기 위한 첨가제로 CNT를 주목하고 있음

게다가 CNT는 우수한 용량 유지율로 2차 전지 수명을 유지시킬 수 있다.