[M오토데일리 박상우 기자] 테슬라가 현재 독일에 구축하고 있는 배터리셀 생산 공장을 세계 최대 규모의 배터리셀 생산 공장으로 만든다.
24일(현지시각) 테슬라의 엘론 머스크 CEO는 독일 현지 언론과의 화상인터뷰에서 “독일에 세워질 배터리셀 생산공장이 세계에서 가장 큰 배터리셀 생산공장이 될 것”이라며 “그 공장은 연간 100GWh 이상을 생산할 수 있으며 시간이 지남에 따라 연간 생산량은 최대 250GWh까지 확대될 것”이라고 밝혔다.
이어 “이런 역량을 갖추기 위해서는 생산속도를 높여야 한다”며 “이를 위해 생산 설비를 재배치하는 등 생산공정을 계속 개선할 필요가 있다”고 설명했다.
100GWh는 연간 100만대의 전기차를 생산하기에 충분하다. 이를 최대 250GWh까지 확대하면 일반 전기승용차보다 10배 이상 많은 양의 배터리가 탑재되는 대형전기트럭 세미를 생산할 수 있다. 여기에 전기차용 배터리뿐만 아니라 파워월(가정용), 파워팩(공공시설용), 메가팩(대용량) 등 테슬라의 배터리저장장치용 배터리를 생산할 수 있다.
그러나 머스크는 이 배터리셀 공장이 언제부터 생산을 시작할지 공개하지 않았다. 테슬라는 현재 독일 베를린에 세우고 있는 완성차 생산공장인 기가팩토리4를 이르면 내년 7월부터 가동할 계획이어서 비슷한 시기에 배터리셀 생산을 시작할 것으로 보인다.
이 배터리셀 공장에는 테슬라가 자체 배터리 개발·생산 프로젝트인 로드러너 프로젝트를 통해 개발하고 있는 배터리와 생산공정이 적용될 예정이다.
지난달 7일(현지시각) 엘론 머스크 CEO는 자신의 트위터에 “베를린 공장은 구조용 배터리 팩과 전·후면 싱글피스 주물을 갖춘 4680 셀을 사용할 예정”이라며 “베를린에서 새로운 기술들이 적용되지만 이것은 생산에 상당한 위험을 의미한다”고 밝힌 바 있다.
지난 9월 배터리데이를 통해 공개된 4680셀은 생산비 절감은 물론 에너지 밀도, 전력, 거리 등을 높이는 것을 목표로 개발됐다. 특히 탭이 없는 새로운 배터리 설계가 도입돼 제조 효율을 높여 1kWh당 비용을 감소시킬 것으로 테슬라는 기대하고 있다.
이 배터리의 크기는 가로 46mm, 세로 80mm로 파나소닉이 네바다 기가팩토리에서 생산하고 있는 테슬라 2170셀보다 두 배 크다.
배터리셀의 직경을 두 배로 늘리면 셀의 부피는 4배가 되는데 이를 효율적으로 사용하면 케이스와 셀의 갯수를 현재 배터리셀보다 낮출 수 있어 비용을 절감하면서도 많은 용량을 확보할 수 있다.
4680 배터리셀의 에너지 밀도는 현재 배터리보다 5배 높고 전력 생산량은 6배 많다. 이로 인해 주행거리는 최대 16% 늘릴 수 있다고 테슬라는 설명했다.
무엇보다 탭이 없는 전극이 적용됐기 때문에 비용이 절감되고 제조가 단순화된다. 이 때문에 배터리 가격을 1kWh당 14% 낮출 수 있다. 이러한 가격 인하는 궁극적으로 테슬라가 내연기관차와의 가격 평준화 목표를 향해 더 가까이 다가가는 데 도움이 된다.
이 배터리는 현재 개발 중인 새로운 배터리 제조 공정을 통해 생산될 예정이다.
테슬라는 현재 로드러너 프로젝트 일환으로 미국 프리몬트 공장 인근에 세운 카토(Kato) 로드 시설에서 지난해 인수한 미국 배터리 제조업체 맥스웰 테크놀로지의 건식 전극 공정을 도입, 시범생산 중이다.
배터리의 구성품을 준비하기 위해 에너지 저장 화학물질을 용매에 섞는다. 그 과정은 그 혼합물이 알루미늄이나 구리 시트에 코팅될 수 있는 팬케이크 혼합물 형태의 일관성을 갖도록 돕는다. 코팅이 완료되면 시트가 뜨거운 오븐을 통과해 용매를 건조시킨 후 전극을 배터리에 넣는다.
건식전극공정은 소위 바인더 화학물질을 첨가함으로써 용제의 사용을 완전히 없애는데 이 화학물질을 가열하면 분말 혼합물을 금속 시트에 단단히 고정시킬 수 있을 정도로 끈적끈적해진다.
이 때문에 건식전극공정은 제조 공정에 필요한 에너지의 양을 낮추고 필요한 장비와 공간을 줄일 수 있어 배터리 생산에 들어가는 비용을 절감할 수 있다.
테슬라가 계획대로 기가팩토리4에서 4680 배터리셀을 생산할 계획이라면 이 건식 전극 공정이 도입될 가능성이 높다. 이를 통해 4680 배터리셀과 건식 전극 공정이 입증되면 약 2년 후인 2023년 미국 프리몬트와 중국 상하이에도 적용할 것으로 보인다.
