[M오토데일리 차진재 기자] 파나소닉이 내년 3월 테슬라가 자체 개발한 4680 배터리셀 시험 생산을 시작한다.

25일(현지시각) 파나소닉은 미디어 라운드테이블에서 테슬라가 자체 개발한 4680 배터리셀 프로토타입을 공개했다.

지난해 9월 배터리데이를 통해 공개된 4680 배터리셀은 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 2170 배터리셀보다 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.

테슬라는 미국 프리몬트 공장 인근에 연간 10GWh의 4680 배터리셀을 생산할 수 있는 소규모 파일럿 공장을 구축했다. 이 공장은 건식 전극 공정을 통해 4680 배터리셀 초기 물량을 생산하며 이 배터리가 탑재된 차량이 내년부터 인도될 예정이다.

건식 전극 공정은 소위 바인더 화학물질을 첨가함으로써 용제의 사용을 완전히 없애는데 이 화학물질을 가열하면 분말 혼합물을 금속 시트에 단단히 고정할 수 있을 정도로 끈적끈적해진다. 이 때문에 건식 전극 공정은 제조 공정에 필요한 에너지의 양을 낮추고 필요한 장비와 공간을 줄일 수 있어 배터리 생산에 들어가는 비용을 절감할 수 있다.

테슬라는 이후 독일 베를린과 미국 텍사스에서도 건식 전극 공정을 통한 4680 배터리셀 생산을 진행하고 이르면 2023년께 미국 프리몬트와 중국 상하이에도 적용할 것으로 보인다. 여기에 LG에너지솔루션, CATL, 파나소닉 등과 협력해 4680 배터리셀 공급량을 늘릴 계획이다.

그 일환으로 파나소닉은 현재 일본 오사카에 있는 스미노에 배터리 공장에서 4680 배터리를 생산하기 위한 작업을 진행하고 있으며 이번에 발표한 대로 내년 3월 시험 생산을 시작할 계획이다. 다만 본격적인 생산은 언제 시작할지는 밝히지 않았다.

테슬라는 지난 20일(현지시각)에 열린 2021년 3분기 실적 발표 컨퍼런스콜에서 “우리는 테스트 목적으로 점점 더 많은 수의 배터리팩을 생산하고 있으며 지금까지 테스트 결과는 우리의 현재 기대치를 충족한다”고 밝혔다.

성능과 수명에 대한 검증이 완료됐기 때문에 테스트용 배터리팩 생산에 진입한 것으로 보인다. 다만 4680 배터리셀 대량 생산은 내년에 시작될 것으로 보인다.

지난 7월 테슬라는 “현장 품질과 수율은 현재 실행 가능한 수준이며 현재 생산량에 병목 현상이 있는 제조 공정의 10%를 개선하는데 주력하고 있다”라면서 “상당한 진전이 있었지만 대량 생산까지는 아직 작업이 남아 있다”고 설명한 바 있다.

또 지난 4월에 열린 2021년 1분기 실적 발표 컨퍼런스콜에서 엘론 머스크 CEO는 “현재 4680 배터리의 제품력이 차량에 탑재하기에는 아직 멀었으나 개발은 거의 다 완료된 것 같다”며 “독일 베를린과 미국 오스틴에서 배터리 생산을 위한 장비를 주문했다”고 밝혔다.

이어 “연간 10GWh의 4680 배터리셀을 생산할 수 있는 소규모 파일럿 공장을 구축했으며 내년에 4680 배터리 대량 생산을 개시할 것으로 확신한다”면서도 “12개월 또는 18개월 내 이뤄질 것으로 보인다”라고 덧붙였다.