주요 전기차에 장착된 배터리의 종류에 대해 알아보는 시리즈 1탄!
전기차 선구자, EV 계의 아이돌, 미국 전기차 시장의 최상위 포식자, 테슬라에 적용된 리튬 배터리에 대해서 알아보도록 하겠습니다. 첫 번째로 다루기에 상당히 적합한 회사네요.
테슬라 모델 S는 원통형 18650 배터리 사용
지금의 테슬라가 있게 한 테슬라 모델 S엔 원통형 리튬 이온 배터리인 파나소닉 NCA 18650 배터리를 적용되었습니다. 지름이 18mm, 길이가 65mm인 원통형 전지죠.
이런 원통형 셀을 착착 붙여 모듈화하고 각 모듈을 모아 배터리팩으로 차량 바닥에 설치하였습니다.
테슬라 모델 S는 긴 주행거리를 가진 만큼 차량 1대에 들어가는 셀의 양이 엄청납니다. 모델 S 85D 기준으로 보면, 차량 1대당 444개의 셀로 이루어진 16개의 모듈, 즉 7,104개나 되는 18650 배터리셀이 들어갑니다.
사진 : 테슬라 모델 S 배터리 구조 / 출처 : bloomberg
왜 원통형 배터리를 사용했을까?
사실, 원통형 배터리는 리튬 2차 전지의 형님 급으로 오래된 형식의 리튬 전지이고, 최근 트렌드는 파우치나 각형이 대세인데요, 왜 테슬라는 원통형 배터리를 적용했을까요?
테슬라가 시장에 진입할 당시, 원통형인 18650 배터리는 노트북을 비롯한 전기자전거, 스쿠터 등 수많은 영역에서 사용되고 있었습니다.
성숙된 큰 시장이 존재했기 때문에 파나소닉 같은 대형 제조사가 충분한 설비를 갖추고 있었고, 각형이나 파우치 타입에 비해 낮은 가격으로 많은 양을 빠르게 생산할 수 있는 상황이었습니다. 오래된 전지인 만큼 안정성도 어느 정도 입증되어 있었죠.
또한, 소니, 삼성SDI, LG화학 등 규격화된 18650을 대량 생산할 수 있는 다른 업체들도 존재한다는 것도 선택에 영향을 미쳤습니다.
전기차 한 대에서 배터리가 차지하는 원가가 너무나 큰 상황에서 메이커 입장에서는 범용화된 제품을 선택하지 않으면 추후에 배터리 업체에 끌려가는 상황이 될 수도 있는데요, 이런 리스크를 피하는 측면에서도 원통형 배터리가 적합했습니다.
추가로, 향후 중고 EV의 배터리팩을 ESS로의 활용하는 비즈니스 측면에서도 규격화된 사이즈는 장점이 될 수 있습니다. (물론 셀단위로 해체해서 ESS로 변환하는 것은 현실적으로 어렵겠지만)
모델 3는 21700 배터리로 전환!
사진 : 테슬라 모델 3 배터리팩 레이아웃 / 출처 : roperld.com
저 같은 서민도 한 번쯤 생각해 볼 수 있는(붙일 수밖에 없는 옵션들을 붙이다 보면 결국 생각으로 끝?!) 테슬라 모델 3에는 새로 지은 기가 팩토리에서 생산되는 원통형 배터리인 21700 (지름 21mm, 길이 70mm, 2170이라고 부르기도 함.)이 적용되었습니다.
21700 배터리는 전류량이 18650의 3000mA의 약 두 배인 5750~6000mA이며 생산원가는 기존 18650과 큰 차이가 없다고 합니다. 에너지 밀도와 원가 경쟁력 모두에서 큰 향상이 있었던 것이죠.
셀당 용량이 크기 때문에 모델 3의 스탠더드 모델(220마일)엔 21700 배터리 2976개가 들어가고, long range 모델(310마일)(엔 4416개의 셀이 장착됩니다.
테슬라에 적용된 원통형 배터리에 대해 간단히 알아보았습니다. 다음 편엔 보급형 장거리 전기차의 대명사 볼트 EV에 적용된 파우치형 리튬 배터리와 테슬라의 중국 버전 BYD의 리튬 인산철 배터리에 대해 알아보도록 하시죠.
