전기차에는 어떤 배터리들이 사용될까?

[오토트리뷴=기노현 기자] 내연기관 자동차에서의 연료인 가솔린, 디젤은 운행을 위한 하나의 도구에 불과했으나, 전기차의 연료 역할을 하는 배터리는 전기차의 가장 핵심 부품 중 하나다. 그만큼 배터리 제조사의 영향력이 높아졌고, 전기차 제조사들은 배터리 업체와 협력을 통해 보다 높은 주행거리를 갖춘 전기차 출시를 위해 노력하고 있다.

 

▲ (좌) 각형 배터리 셀, (중) 배터리 모듈 (우) 배터리 팩

 

리튬계열 배터리를 사용하고 있는 전기차 배터리는 내부 양극활물질에 따라 종류를 분류할 수 있지만, 외부 패키징의 모양에 따라 원통형, 각형, 파우치형으로 나눌 수 있다. 이러한 셀들을 모아서 기본적인 충격, 진동 등으로부터 보호하기 위해 프레임에 넣어 조립하면 배터리 모듈이 되고, 여러 개의 모듈과 냉각 설계, BMS(Battery management System)까지 설계를 완료한 배터리 팩이 되어 전기차에 탑재된다.

 

원통형 배터리
흔히 주변에서 가장 많이 볼 수 있는 형태로 리모컨, 완구 등 다양한 곳에서 볼 수 있다. 다만 전기차에 주로 사용 중인 원통형 배터리는 18650 규격으로 지름 18mm, 길이 65mm 2차 전지다. 이미 오래전부터 규격화됐고, 다양한 분야에서 사용되고 있을 정도로 보편적인 2차 전지다. 원통형 배터리는 테슬라에서 주력으로 사용하고 있고, 공급은 일본의 파나소닉에서 공급하고 있다. 테슬라의 대표 모델인 모델 S 90D의 배터리는 7,000개가 넘는 18560 배터리 셀을 사용해 87.5kWh의 대용량 배터리를 완성한다.

 

▲ (좌) 18650 배터리 셀, (우) 21700 배터리 셀

 

원통형 배터리는 18650 보다 더 큰 규격의 21700 배터리는 지름 21mm, 길이 70mm인 배터리로 크기가 커진 만큼 용량도 커진 것이 특징이다. 주로 무선 청소기, 전동공구 등에 사용했으나, 최근 전기자전거, 전기차에 사용되고 있으며, 테슬라의 신형 모델인 모델 3 21700 규격 배터리가 사용됐다.

 

각형 배터리
사각형의 틀을 이용해 배터리를 패키징 한 형태로 국내 배터리 제조사인 삼성 SDI에서 주력으로 공급하고 있는 전기차 배터리다. 금속 케이스를 사용해 내구성이 뛰어나고, 제조원가가 상대적으로 낮은 장점이 있으나, 기존 원통형, 각형 배터리에 사용하는 와인딩 방식을 이용해 제작할 경우 내부 공간 활용성이 떨어지는 단점이 있다.

 

 

단점을 해결하기 위해 파우치형 배터리에 사용하는 스태킹 공정을 활용할 것으로 보이며, 이를 위해 삼성 SDI는 중국과 헝가리에 파일럿 라인을 구축한 것으로 알려져 있다. 각형 배터리는 BMW에서 주력으로 사용하고 있는 배터리로, 플러그인 하이브리드 모델 i8과 순수 전기차 i3에 삼성 SDI의 각형 배터리가 사용 중이다.

 

파우치형 배터리
현재 다양한 전기차에서 사용되고 있는 파우치형 배터리는 국내 제조사인 LG화학과 SK이노베이션에서 주력으로 제작하고 있다. 파우치형은 스태킹 방식으로 제작하고, 그 형태를 그대로 패키징 하기 때문에 내부 빈 공간이 없고, 에너지 밀도가 높은 것이 특징이다. 또한 원통형, 각형과 달리 유연한 외부 포장재 특성상 다양한 형태로 제작이 가능하다.

 

 

대표적으로 현대 코나, 아이오닉 일렉트릭과 재규어 i 페이스가 LG화학의 파우치형 배터리를 사용하고 있다. 이 외에도 볼트 EV, 볼보 XC60 플러그인 하이브리드 등 다양한 전기차에 파우치형 배터리를 탑재하고 있어 파우치형 배터리가 전기차 시장에서 강세를 보이고 있다.

 

knh@autotribune.co.kr

 

 

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