4680 배터리는 테슬라가 개발한 새로운 형태의 원통형 배터리로, 지름 46mm, 길이 80mm의 크기를 가지고 있습니다. 이 배터리는 전기차의 성능을 향상시키기 위해 설계되었으며, 다양한 기술적 혁신이 적용되고 있습니다.
개발 배경
테슬라는 2020년 배터리 데이에서 4680 배터리의 개발 계획을 처음 발표했습니다. 이 배터리는 기존 배터리보다 생산성과 성능을 모두 향상시키기 위해 설계되었습니다.
장점
높은 에너지 밀도: 4680 배터리는 기존 2170 배터리보다 에너지 밀도가 5배 향상되었습니다. 이는 전기차의 주행거리를 최대 20% 늘릴 수 있는 가능성을 제공합니다.
출력 향상: 출력 성능이 6배 개선되어, 가속 성능이 향상됩니다. 이는 전기차의 주행 성능을 크게 개선하는 요소입니다.
비용 절감: 4680 배터리는 생산 비용을 56% 절감할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 이는 전기차의 가격 경쟁력을 높이는 데 기여할 수 있습니다.
안전성: 원통형 디자인 덕분에 열 폭주에 대한 저항력이 높아집니다. 배터리 내부에서 발생할 수 있는 열이나 가스가 안전하게 관리될 수 있어, 안전성이 크게 향상됩니다.
열 관리 시스템 개선: 4680 배터리는 열 관리 시스템이 개선되어, 열 발생을 효과적으로 제어할 수 있습니다. 이는 배터리의 수명과 성능을 더욱 향상시키는 요소입니다.
셀 수 감소: 기존 배터리보다 셀 수가 적어지면서 내부 공간이 넓어져, 배터리의 효율성을 높이는 데 기여합니다.
단점
공간 활용의 비효율성: 원통형 배터리의 형태로 인해 배터리 팩을 조립할 때 공간 활용이 비효율적입니다. 배터리 사이에 빈 공간이 발생하여 전체적인 에너지 밀도가 낮아질 수 있습니다.
기하학적 대칭 문제: 4680 배터리는 크기가 커지면서 방사형 및 축 방향 기하학적 대칭이 악화됩니다. 이로 인해 내부의 양극 및 음극에 대한 전기적 특성이 불균형해질 수 있습니다.
전도성 문제: 4680 배터리의 제조 과정에서 양극과 음극에 PVDF 코팅이 추가되고, 전극 재료를 보호하기 위해 더 많은 알루미늄 및 구리 호일이 사용됩니다. 이로 인해 전도성이 더욱 민감해질 수 있으며, 이는 배터리의 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.
제조 비용: 새로운 기술이 적용되면서 초기 제조 비용이 높아질 수 있습니다. 이는 대량 생산 시 가격 경쟁력에 영향을 미칠 수 있습니다.
결론
4680 배터리는 전기차의 성능을 크게 향상시키고, 생산 비용을 절감하며, 주행 거리를 늘리는 등 여러 긍정적인 영향을 미칠 것으로 기대됩니다. 이러한 혁신은 전기차의 대중화와 지속 가능한 이동 수단으로서의 발전에 기여할 것입니다. 앞으로의 전기차 시장에서 4680 배터리의 역할이 더욱 중요해질 것으로 보입니다.
