[M오토데일리 박상우 기자] 테슬라가 독일 베를린에 세우고 있는 기가팩토리4에서 생산될 차량에 자체 개발 중인 배터리를 적용한다.
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 밝혔다. 또 “프리몬트 공장과 상하이 공장은 베를린에 적용할 신기술이 입증되는 약 2년 후에 이 기술들이 적용될 것”이라고 덧붙였다.
4680 셀은 테슬라가 진행하고 있는 자체 배터리 개발·생산 프로젝트인 로드러너 프로젝트를 통해 개발되고 있다. 테슬라는 이 배터리를 지난달 22일 미국에서 열린 배터리데이에서 공개했다.
신형 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 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.
테슬라는 이 4680 배터리셀을 독일 베를린에 세워지고 있는 기가팩토리4 내에 배터리셀 생산라인을 구축, 자체 생산해 기가팩토리4에서 생산된 차량에 탑재할 예정이다.
테슬라는 지난해 11월부터 베를린 남동쪽에 있는 그룬하이데 산림지대에 유럽 최초의 완성차 공장인 기가팩토리4를 건설하고 있다. 이 공장에서는 모델3, 모델Y 등 유럽지역에서 판매될 차량과 파워트레인, 배터리를 생산하며 연산규모는 50만대다. 생산개시는 이르면 2021년이다.
테슬라는 기가팩토리4 배터리셀 생산라인에 현재 개발 중인 새로운 배터리 제조 공정을 도입할 것으로 보인다.
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.
