전기 자동차의 경제성: 리튬 이온 전지 원가(가격)가 전기차 가격에 미치는 영향

리튬 가격이 크게 하락하여 2023년 1월 15%였던 전지 비용이 2024년 8월 현재 전기차 가격의 7.5%(미국 테슬라 모델 3 기준)로 낮아졌습니다. 원자재 가격 하락이 자동차 OEM에 미치는 영향과 글로벌 전기차 가격 책정 전략의 재편에 대해 알아봅니다.

핵심 포인트

중국에서 1월 22일부터 8월 24일 사이에 리튬 이온 셀 원가가 50~60% 하락하여 사상 최저치를 기록하면서 저렴한 전기차의 새로운 시대가 열리고 있습니다.

이 기간 동안 테슬라 모델 3 베이스에 탑재된 리튬 이온 셀의 소매가격 대비 원가(비용)는 15%에서 7.5%로 떨어졌습니다.

이러한 낮은 셀 비용을 가능하게 한 선행 공급망의 조건은 지속 가능하지 않으며 원자재 가격은 상승할 것으로 예상됩니다.

이제 이러한 가격은 다운스트림 OEM 마진을 보호하는 동시에 미래 수요를 충족하기 위해 업스트림 공급 확대를 장려하는 수준에서 안정화되어야 합니다.

리튬 가격은 2023년 1월과 2024년 8월 사이에 86% 하락하여 리튬 이차전지 원가가 50~60% 하락

2022년 이후 배터리 원자재(BRM) 가격은 시장 공급 과잉으로 인해 급격히 하락하고 있습니다. 2024년 8월 현재 탄산리튬과 수산화리튬 원가는 2023년 1월 대비 14% 수준까지 떨어졌습니다. 한편, 중국산 황산니켈은 30%, 인산철은 같은 기간 동안 53% 하락했습니다.[그림 1]

원자재 가격은 2023년 1월 이후 크게 하락했다.

그 결과 리튬 이온 셀 가격은 50~60% 하락했습니다[그림 2]. 중국의 LFP 각형 셀 원가는 49$/kWh에 가깝고, NCM-811 각형 셀은 60$/kWh입니다. 한국의 경우 NCM-811 원통형 셀은 67.1$/kWh입니다.

중국의 평균 셀 원가 추세

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셀 비용 절감으로 경제적인 전기차의 새로운 시대 도래

이러한 낮은 셀 비용에 힘입어 중국의 많은 승용 BEV는 이미 동급 내연기관(ICE) 차량보다 낮은 가격에 판매되고 있습니다. 이러한 고품질의 중국산 전기차가 서구 시장에 진출하고 이전보다는 느리지만 전기차 보급이 진행됨에 따라 배터리 비용 구조와 원자재 가격이 셀 원가에 미치는 영향을 이해하는 것은 OEM 및 기타 이해관계자가 전기 모빌리티로의 전환을 지속하기 위해 점점 더 중요해지고 있습니다. 투명한 비용 분석은 보험회사가 전기차와 관련된 복잡하고 비용이 많이 드는 수리를 평가할 때에도 필수적입니다. 표 1에는 이 문서에서 자세히 설명하는 전기차 및 배터리 팩이 요약되어 있습니다.

영국에서 승용 내연기관(ICE) 차량의 평균 가격은 3만 5,000파운드(4만 6,000달러)로, 무역 관세가 부과된 BYD Seal의 가격과 비슷한 수준입니다. 또한 25,000파운드 미만의 저렴한 BEV가 곧 서구 시장에 진출할 예정이며, 올해 말에는 다치아, 시트로엥, 피아트, 르노, 복스홀의 모델이 영국에서 판매될 예정입니다.

리튬은 셀 전체 질량의 2~3%에 불과하지만 셀 원가의 10~13%를 차지

4,416개의 개별 NCM-811 셀을 포함하고 있는 테슬라 모델 3 LR 배터리 팩에는 리튬 7.3kg(수산화 리튬 44.2kg 필요), 니켈 50.3kg, 코발트 6.5kg, 망간 6kg이 포함되며, 모델 3 기본 RWD 팩에는 리튬 6.4kg(탄산 리튬 33.8kg), 철 44.4kg이 LFP 셀에 함유되어 있습니다. BYD 씰 및 아토 3의 경우, 씰 팩에는 리튬 8.8kg(탄산리튬 46.7kg)과 철 62.1kg이 필요하고, 아토 3에는 리튬 6.5kg(탄산리튬 34.5kg)과 철 45.8kg이 필요합니다. 이 수치는 전적으로 배터리 셀에만 필요한 양입니다.

모든 배터리팩에서 천연 흑연의 질량이 가장 무거운 구성 요소이며, BYD 씰 팩의 경우 131.8kg이 필요합니다. 또 다른 중요한 사실은 테슬라 모델 3 LR 팩(25.4kg)과 다른 팩(비슷한 크기의 씰 팩의 경우 78kg)에 필요한 전해질에 차이가 있다는 점입니다.

서방의 배터리 공급망 개발에 대한 논의는 종종 AAM(음극활성물질) 및 CAM(양극활성물질)생산에 초점을 맞추고 분리막, 전해질, 집전체 개발의 필요성을 간과하는데, 이 역시 대량으로 필요합니다. 예를 들어 테슬라 모델 3 베이스에 사용되는 60 kWh 팩에는 분리막 10.9kg, 전해질 70.8kg, 동박 16.6kg, 알루미늄 호일 11.2kg이 필요합니다. 그림 3은 각 전기차에 사용되는 모든 재료와 관련된 비용을 $/팩 단위로 보여줍니다.

서구 공급망은 CAM 및 AAM 생산 외에도 전해질, 분리막, 집전체 개발에도 집중해야 한다.

중국에서 생산되는 LFP 셀은 한국에서 생산되는 NCM-811 셀보다 25% 저렴

중국에서 생산되는 2가지 LFP 셀의 원가는 50달러/kWh 미만인 반면, 한국에서 생산되는 LG NCM-811 셀의 원가는 67.1달러/kWh입니다. 이러한 차이는 LFP의 재료비가 낮고 중국의 제조 비용이 저렴하기 때문입니다. 리튬은 상대적으로 저렴한 가격에도 불구하고 3가지 셀 모두에서 셀 질량의 2~3%에 불과함에도 불구하고 전체 원가의 10~13%를 차지할 정도로 셀 원가에서 차지하는 비중이 매우 높습니다. 3가지 셀 모두에서 전체 셀 비용의 21~24%는 제조 비용입니다. LG NCM-811 셀 원가의 12.6%를 CAM 생산 비용이 차지하는 반면, LFP 셀의 경우 5% 정도에 불과합니다. 나머지 비용은 셀의 재료와 관련이 있습니다.

2024년 8월 현재 테슬라 모델 3 LR 배터리 팩에 사용되는 NCM-811 셀의 예상 가격은 5,243달러입니다. 이에 비해 LFP 배터리 팩은 kWh당 주행 가능 거리는 더 적지만 훨씬 저렴합니다. 모델 3 기본형은 2,925달러, BYD 씰은 4,174달러, BYD 아토 3은 3,081달러입니다. 주행 거리를 고려하면 모델 3 LR은 10달러/km, 모델 3 기본형, BYD 씰, BYD 아토 3은 각각 7달러, 8.7달러, 9.3달러/km로 환산됩니다.

2024년 8월 테슬라 모델 3 기본 모델의 셀 비용은 전기차 가격의 7.5%로, 2023년 초의 15%에서 하락했습니다.

그림 4는 2023년 1월 이후 미국에서 테슬라 모델 3의 가격과 소매가격 대비 셀의 가치가 어떻게 변화했는지를 보여줍니다. 최근 판매가 종료되기 전인 2023년 초의 15%에서 약 7.5%로 낮아져 차량의 수익성을 개선한 LFP 셀이 가격의 약 7.5%를 차지했습니다.

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테슬라 모델 3 기본형의 전기차의 가격 대비 리튬 이온 셀 비용(미국)

이는 전기차 OEM이 수익성을 높이고 전기차 기술 향상에 더 투자하여 친환경 미래로의 전환을 지원할 수 있다는 희망적인 신호입니다. 그러나 이러한 낮은 셀 비용을 가능하게 한 조건은 지속 가능하지 않으며, 많은 업스트림 이해관계자들이 마진 감소로 인해 재정적 어려움을 겪고 있는 가운데 사업을 확장하는 데 어려움을 겪고 있습니다.

요약

원자재 가격 하락과 기타 경제적 요인으로 인해 셀 비용이 사상 최저치로 떨어졌습니다. 그러나 많은 업스트림 채굴업체, 정유업체, pCAM/CAM 생산업체가 운영을 유지하거나 확장하는 데 어려움을 겪고 있기 때문에 현재의 환경은 지속 가능하지 않을 수도 있습니다. 원자재 가격은 상승할 것으로 예상되지만, 수요를 충족할 수 있는 충분한 업스트림 공급을 촉진하면서 다운스트림 OEM 수익성을 지원하는 수준에서 안정화되어야 합니다. 전기차 부문의 장기적이고 지속 가능한 성장을 위해서는 안정적인 가격 보장이 중요합니다.

광범위한 전기차 도입을 촉진하려면 차량 가격이 지속적으로 하락해야 합니다. 셀 비용 상승으로 인한 잠재적인 전기차 가격 상승을 상쇄하기 위해 OEM은 더 높은 에너지 밀도, 향상된 안전성, 더 긴 수명을 갖춘 셀 생산에 주력할 필요가 있습니다. 또한 배터리 팩 설계를 최적화하고 EV 파워트레인 효율을 개선하면 전기 모빌리티의 지속적인 확대를 뒷받침할 수 있는 합리적인 전기차 가격을 유지할 수 있을 것입니다.

https://www.fastmarkets.com/insights/electric-vehicle-economics-how-lithium-ion-battery-costs-impact-ev-prices/

Electric vehicle economics: How lithium-ion battery costs impact EV prices