[상식한입+] 테슬라와 현대차의 배터리가 다른 이유, 배터리 폼팩터

[상식한입+] 테슬라와 현대차의 배터리가 다른 이유, 배터리 폼팩터

<상식한입+> 전기차 배터리 2차시에서는 전기차 배터리 폼팩터를 준비했습니다. 원통형, 각형, 파우치형으로 나뉘는 배터리 형태를 완벽해 배워가세요!

🦊 TEO
🦊 TEO

전기차 열풍이 식을 줄 모르는 요즘, 전기차의 심장으로 불리는 "배터리"에 대한 관심도 뜨겁습니다. 배터리 업체부터 완성차 업체들도 너나 할 것 없이 전기차 배터리에 많은 투자를 이어가고 있는데요. 트렌디한 BYTEE라면 전기차 배터리에 대한 기본은 잘 알고 있어야겠죠?

BYTE+ <상식한입+>에서 다음 주까지 총 3부에 걸쳐 전기차 배터리의 기본 개념을 소개할 예정입니다. 전기차 배터리 기본 개념을 잘 배워가셨으면 좋겠습니다!

전기차 배터리 구조 완전정복

② 전기차 배터리 3형제 : 원통, 각형, 파우치형

③ 소재에 따라 다른 전기차 배터리


요즘 전기차에 들어가는 배터리 대부분은 리튬이온배터리입니다. 리튬이온배터리는 배터리 내부에서 리튬이온이 이동하며 전류가 흐르게 하는 배터리인데요. 자세한 리튬이온배터리의 구조에 대해서는 저번 시간에 설명했으니, 아래의 <상식 한 입+>를 참고해주세요!

[상식한입+] 전기차 배터리 구조 완전정복
전기차 배터리를 완벽 해부하는 1차시는 ”전기차 배터리 구조”입니다. 전기차 배터리의 내부부터, 배터리가 어떻게 전기차에 탑재되는지 설명했습니다.
아직 안 읽으신 분들은 꼭 1차시를 읽고 와주세요!

리튬이온배터리에는 크게 3개의 폼팩터(모양)가 있습니다. 바로 "원통형", "각형", "파우치형" 배터리인데요. 이번 <상식 한 입+>에서는 각 배터리 폼팩터에 대해 자세히 알아보도록 하겠습니다.

"테슬라의 Pick!" 원통형 배터리

ⓒ 파나소닉

원통형 배터리는 건전지 모양의 배터리입니다. 원통 안에 배터리 소재를 돌돌 말아서 넣으면 원통형 배터리를 완성할 수 있는데요. 원통형 배터리는 보통 "21700" 같은 숫자 이름을 가지고 있습니다. 이름의 의미는 지름이 21mm, 길이가 70mm인 원통형(0) 배터리라는 뜻이죠.

원통형 배터리의 장점

원통형 배터리는 작은 원통 안에 소재를 돌돌 말아 넣기 때문에 각각의 에너지 밀도가 좋습니다. 그리고 이미 예전부터 건전지는 많은 회사에서 만들고 있었기 때문에 원통형 배터리는 단가도 싸고 대량생산이 가능하다는 점도 장점입니다. 전기차 초기 시장에서는 그래서 원통형 배터리가 주류 배터리로 사용되었습니다. 테슬라가 대표적이죠.

원통형 배터리의 단점

원통형 배터리는 소재를 돌돌 말아서 넣기 때문에, 많은 열이 발생함에도 열을 방출하기가 어렵습니다. 그리고 원통형 배터리를 여러 개 모아 네모난 팩(Pack)에 넣을 때 원통 사이에 공간이 많이 생긴다는 점도 단점입니다. 공간이 많이 생긴다는 의미는 결국 에너지 밀도가 낮아진다는 의미이기 때문입니다.

원통형 배터리의 대표 회사는?

중국의 CATL과 일본의 파나소닉이 대표적인 원통형 배터리 생산 회사입니다. 특히 파나소닉은 전기차 시대 이전부터 원통형 배터리를 꾸준히 만들어왔죠. 최근에는 LG에너지솔루션삼성SDI가 원통형 배터리를 생산하겠다고 밝혔습니다.

원통형 배터리를 쓰는 전기차 회사는?

테슬라가 가장 대표적입니다. 또한 루시드, 리비안 같은 전기차 스타트업들도 원통형 배터리를 채택했습니다. 특히 테슬라는 원통형 배터리의 한계를 극복하기 위해 지금보다 큰 대형 원통형 배터리인 4680 배터리를 개발하겠다고 밝혔죠.

"가장 점유율이 높은" 각형 배터리

ⓒ 삼성SDI

각형 배터리는 알루미늄 박스 안에 배터리 소재들을 넣어 만드는 배터리입니다. 네모난 스마트폰 배터리가 각형 배터리의 대표적인 사례입니다. 각형 배터리에는 배터리 소재들이 "젤리롤"이라는 형태로 들어가는데요. 젤리롤은 롤케이크처럼 소재를 돌돌 말아서 넣는 방식입니다.

젤리롤 이미지
각형 배터리의 장점

각형 배터리의 최대 장점은 안정감입니다. 알루미늄 케이스가 있어 외부 충격에도 안전합니다. 또한 네모난 형태이다 보니 배터리 팩에 탑재할 때 조립이 쉽다는 것도 장점입니다. 그래서 각형 배터리는 현재 배터리 폼팩터 중 가장 많이 쓰이고 있죠.

각형 배터리의 단점

각형 배터리는 알루미늄 케이스가 있어 무겁다는 것이 단점입니다. 그리고 열 방출이 어려워 별도의 냉각장치가 필요하다는 점도 무시할 수 없습니다. 또한 젤리롤과 알루미늄 케이스 사이에 빈 공간이 생겨 에너지 밀도가 낮아진다는 것도 단점이죠.

각형 배터리의 대표 회사는?

삼성SDI와 중국의 CATL이 유명합니다. 삼성SDI는 각형 배터리에서 배터리 소재를 젤리롤 방식으로 말아서 넣는 것이 아닌, 쌓아서 넣는 적층 방식의 각형 배터리 공정을 개발했습니다. 그리고 CATL은 이전 <상식 한 입+>에서 설명드린 셀투팩 기술을 이용해 각형 배터리의 에너지 밀도를 더욱 높였습니다.

각형 배터리를 쓰는 전기차 회사는?

폭스바겐, BMW, 포르쉐가 대표적인 각형 배터리를 탑재한 회사입니다. 안전성에 신경 쓰는 유럽 자동차 회사들의 각형 배터리 선호가 높은 편이죠.

가장 고난이도 기술이 필요한 파우치형 배터리

ⓒ LG에너지솔루션

파우치형 배터리는 비닐팩에 배터리 소재를 넣어서 만든 배터리입니다. 배터리 소재를 차곡차곡 쌓은 후 주머니에 넣은 형태로, 주머니 형태는 전기차 회사가 원하는 다양한 형태로 만들 수 있습니다. 파우치형 배터리는 원통형, 각형 배터리보다 제조 공정이 난이도가 있음에도 다양한 형태로 만들 수 있다는 점에서 여러 전기차 회사의 관심을 받고 있죠.

파우치형 배터리의 장점

파우치형 배터리의 가장 큰 장점은 여러 형태로 배터리를 만들 수 있어 활용도가 높다는 것입니다. 또한 비닐팩에 소재가 들어가기 때문에 무게도 가볍고, 비닐팩 안에 빈 공간이 없어 에너지 밀도가 높다는 것도 큰 장점입니다.

파우치형 배터리의 단점

파우치형 배터리는 대량 생산이 어렵습니다. 형태가 자유로운 대신 여러 전기차 회사들이 맞춤 제작 형태로 파우치형 배터리를 주문하기 때문이죠. 그래서 파우치형 배터리는 단가도 높은 편입니다. 그리고 파우치형 배터리는 비닐팩에 들어있기 때문에 외부 충격에 약하다는 단점도 있습니다.

파우치형 배터리의 대표 회사는?

LG에너지솔루션, SK온이 대표적인 파우치형 배터리 생산 회사입니다. 파우치형 배터리는 다른 폼팩터에 비해 높은 기술력을 필요로 하기 때문에, 기술력이 좋은 우리나라 배터리 회사가 두각을 드러내고 있죠. 두 회사는 파우치형 배터리가 다양한 형태로 여러 분야에 활용될 수 있다는 확정성에 주목하고 있습니다.

파우치형 배터리를 쓰는 전기차 회사는?

현대차, GM, 포드, 볼보 등이 파우치형 배터리를 탑재하는 전기차 회사입니다. 파우치형은 안전성은 조금 떨어지고 가격도 비싸지만, 에너지 밀도가 높아 전기차 회사들의 선택을 받을 수 있었습니다.

배터리 폼팩터의 전망은?

각 배터리 폼팩터의 장단점을 나눌 때 우리는 "안정성", "에너지 밀도", "생산 단가"를 핵심적으로 고려했습니다. 절대적으로 어떤 폼팩터가 더 효율적인지는 정할 수 없습니다. 대신 어느 폼팩터가 지금 당장 기술적으로 가장 발전했고, 더 쉽고 저렴하게 생산할 수 있는지가 더욱 중요한 선택 기준이죠. 앞으로 어떤 형태의 배터리 폼팩터에서 기술적인 진보가 빠르게 등장하느냐에 따라 배터리 폼팩터의 점유율도 달라질 전망입니다.

배터리 폼팩터, 핵심만 콕콕

  • 전기차 배터리는 크게 "원통형", "각형", "파우치형" 3가지 형태로 구분됩니다.
  • 원통형 배터리는 저렴하고 대량 생산에 용이하다는 장점이 있으며, 테슬라가 사용하는 배터리 형태입니다.
  • 각형 배터리는 현재 가장 많은 선택을 받은 배터리 폼팩터이며, 높은 안전성이 장점입니다.
  • 파우치형 배터리는 에너지 밀도가 높고 형태가 자유롭다는 장점이 있습니다.

오늘의 <상식 한 입+>는 어떠셨나요?
좋았던 점, 부족했던 점, 개선되었으면 하는 점 등을 자유롭게 말씀해주세요!


1 이달에 읽은
무료 콘텐츠의 수

BYTE의 프리미엄 콘텐츠 구독 서비스, BYTE+⭐️

월 9,900원으로 BYTE의 모든 콘텐츠를 자유롭게 이용하세요!

Powered by Bluedot, Partner of Mediasphere
닫기