4680 배터리
지름 46mm 길이 80mm의 원통형 리튬이온 2차 전지입니다.
미국의 전기차 기업 테슬라가 4680배터리의 양산에 성공하였습니다.
기존 원통형 배터리 중 18650이나 21700 배터리는 노트북이나 전동공구등 소형 전자제품에 주로 사용되었지만 테슬라는 기존 원통형 배터리의 용량과 크기를 두배로 크게 만들면서 전기차에 적합한 배터리를 만들었습니다.
테슬라CEO 일론머스크는 지난 2020년 9월 새로 만들어지는 원통형 배터리는 기존 원통형 배터리보다 에너지 밀도를 5배높이면서 각형배터리와 파우치형 배터리보다 더 저렴하고 빠른 제조가 가능하다고 한 후 2년3개월만에 양산에 성공한 것입니다.
기존 원통형 배터리는 둥근 원통형 모양으로 여러 개 겹쳐 사용하면 원통형 배터리 사이사이의 공간이 많이 생기기 때문에 에너지 밀도가 떨어지는 단점이 있지만, 테슬라가 이러한 단점을 극복하고 기존 원통형 배터리보다 크게 만들어 에너지 밀도를 높이는 성과를 이뤘습니다. 테슬라는 또한 배터리 제조 공정인 모듈과 팩의 제조공정을 제외하고 배터리셀을 차체에 바로 장착하는 방식인 CTC(Cell To Chassis) 기술이 적용되어 부품은 적게, 무게는 가볍게 하여 주행거리를 늘리는 방식도 적용 중입니다.
CTC기술은 중국의 CATL이 최초로 개발한 방식입니다.
원통형 배터리는 전극을 돌돌마는 와인딩 방식의 제조로 생산속도가 각형배터리나 파우치형 배터리 보다 빠르다는 장점이 있습니다. 낮은 비용으로 대량 생산이 가능하고 기존의 배터리보다 생산효율이 뛰어납니다.
배터리셀 생산속도가 곧 전기차 생산속도 이기 때문에 테슬라가 배터리생산에 많이 투자하는 이유입니다. 지금의 내연기관 자동차를 모두 전기자동차로 바꾸게 되면 엄청나게 많은 배터리가 필요 할거라는 생각이 됩니다.
이런 테슬라의 배터리 제조에 대한 노력은 원자재 확보에도 눈에 띄는데요. 테슬라는 미국 텍사스 지역에 리튬정재 사업을 직접 하려는 움직임도 있지만 이런 시도는 배터리에 들어가는 원료인 리튬을 안정적으로 공급하고 수익성을 강화하려는 계획으로 보입니다.
테슬라의 4680 배터리는 모델Y, 사이버트럭, 세미트럭, 에너지저장장치에 사용될 것으로 예상됩니다.
기가팩토리 (테슬라 네바다 공장)
테슬라는 네바다주 북부에 있는 기가팩토리 라는 공장에 3,000명의 직원을 고용하고 2개의 추가공장을 건설 중입니다. 그중 하나는 세미트럭 제조 공장이고, 다른 하나는 연간 150만대 차량분 4680 배터리를 생산할 수 있는 공장을 건설 중입니다.
기가 팩토리는 테슬라 전기차 모터와 배터리 팩, 에너지 저장장치를 생산하며 자율주행차량도 연구합니다. 공장은 태양광 등 100% 청정에너지로 가동되는 점이 특징입니다.
네바다 공장이 완성되면 점점 늘어 나는 차량의 수량 만큼 안정적인 부품 조달과 생산성도 향상 될 것입니다. 테슬라의 새로운 배터리셀 생산공장은 100기기와트시 이상의 생산을 시작으로 장기적으로는 1,000기가와트시 이상 생산을 목표로 하고 있습니다.
4680 배터리 팩
자동차 전문가 샌디먼로가 4680배터리팩을 분해하여 내부를 살펴보는 동영상이 이슈였습니다.
샌디먼로는 테슬라의 배터리 팩 제조 기술력을 높이 평가했는데요. 고정용 나사를 사용하지 않았고 배터리와 배터리 사이에 단열재로 보이는 발포 폼 재료를 채워 넣은 것이 특징입니다. 이것은 틈을 막아서 산소를 막아 화재를 예방하고 볼트고정을 안 했기 때문에 배터리들의 비틀림 방지, 고정하기 위한 용도로 보입니다.
4680배터리 제조 공정 중 ‘건식전극코팅’ 공법(Dry electrode)은 독성이 있고 값이 비싼 용매를 사용하지 않는 공법으로 건조 중 에너지 비용을 절감하는 공정입니다. 이것은 습식화학처리 대비 차별된 공정을 적용 중입니다
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향후 원통형배터리가 대세로 자리잡을 것을 예상하고 BMW, 볼보, 리비안 등 전기차 업체들과 우리나라에서도 LG에너지 솔루션, 삼성SDI는 더 큰 원통형 배터리 생산을 연구 중입니다.
4680 배터리 관련주
금양
전기차업체는 원자재확보가 최우선이게 때문에 글로벌 대기업 에서는 배터리의 원료인 리튬을 확보하려는 노력이 보입니다.
리튬은 중국에서 많이 생산 되는데요. 수산화리튬과 코발트 의 중국 수입 의존도 높습니다
리튬확보를 위한 소재기업들의 경쟁도 뜨겁습니다.
글로벌 종합 화학소재기업 금양은 이미 콩고리튬 광산지분 60%투자 진행하여 원통형 배터리의 제조사업의 전망이 기대됩니다.
최근 금양의 주식은 개인과 외국인의 지속적인 매수되는 모습 보이고 있습니다.
이미지 출처 – 테슬라, 해시넷
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