테슬라가 올인하는 원통형 배터리 4680 이란?

테슬라는 전기차(EV) 혁신의 선두에 서 있으며, 그 최신 혁신 중 하나가 바로 4680 원통형 배터리입니다. 이 배터리는 테슬라의 비용 절감, 주행 거리 증가, 전기차 대량 생산 계획에서 핵심적인 역할을 합니다. 이번 글에서는 4680 배터리가 무엇인지, 기존 배터리 모델과 어떻게 다른지, 이 배터리의 장점과 전기차 시장에 미치는 영향을 알아보겠습니다.

 

4680 원통형 배터리

 

1. 테슬라 4680 배터리란?

 

4680 배터리는 테슬라의 새로운 원통형 배터리 셀을 의미하며, 그 이름은 배터리의 크기에서 따왔습니다. 직경 46mm, 높이 80mm로, 이전에 사용된 2170 및 18650 셀에 비해 더 큰 크기를 자랑합니다.

테슬라는 2020년 배터리 데이(Battery Day)에서 4680 셀을 통해 전기차 배터리 기술을 혁신하겠다는 목표를 발표했습니다. 이를 통해 에너지 밀도 개선, kWh당 비용 절감, 제조 공정 간소화를 이루겠다는 것입니다. 4680 배터리의 큰 크기는 테슬라의 야심찬 계획을 실현하는 데 중요한 역할을 합니다.

 

 

 

2. 4680 배터리는 기존 모델과 어떻게 다른가?

 

테슬라의 이전 배터리인 18650 및 2170 모델은 크기와 용량이 더 작았습니다. 4680 배터리로의 전환은 배터리 설계와 성능에서 큰 도약을 의미합니다. 4680 배터리와 기존 모델 간 주요 차이점은 다음과 같습니다

 

- 크기 : 4680 배터리는 18650(18mm x 65mm) 및 2170(21mm x 70mm) 셀보다 크며, 더 많은 에너지를 저장할 수 있습니다.

- 탭리스 설계 : 4680 배터리는 탭리스(tabless) 설계를 도입하여 배터리 셀 내부의 금속 탭이 필요 없도록 했습니다. 이는 전기 저항을 줄이고 에너지 흐름을 개선하여 에너지 효율성과 충전 속도를 높입니다.

- 구조적 통합 : 4680 셀은 차량의 구조 일부로 설계되었습니다. 테슬라는 이 배터리를 차량 차체에 직접 통합할 계획이며, 이를 통해 차량 무게를 줄이고 주행 거리를 늘릴 수 있습니다.

- 에너지 밀도 : 4680 배터리는 더 높은 에너지 밀도를 제공하여 단위 무게당 더 많은 에너지를 저장할 수 있습니다. 이는 전기차의 주행 거리를 늘리는 데 중요한 요소입니다.

 

 

 

3. 테슬라 4680 배터리의 장점

 

테슬라의 4680 원통형 배터리는 전기차 산업에서 혁신적인 기술로 자리 잡을 수 있는 여러 가지 장점을 제공합니다. 주요 장점은 다음과 같습니다

 

a) 주행 거리 증가

4680 배터리의 높은 에너지 밀도는 테슬라 차량이 한 번 충전으로 더 멀리 주행할 수 있음을 의미합니다. 테슬라는 이 배터리를 사용한 차량이 주행 거리가 약 16% 증가할 것으로 예상하고 있습니다. 이 향상은 전기차 구매를 망설이는 소비자들에게 중요한 요소입니다.

 

b) 비용 절감

4680 배터리의 주요 목표 중 하나는 kWh당 비용을 절감하는 것입니다. 탭리스 설계는 제조 공정을 간소화하고 자재를 줄여 생산 비용을 낮춥니다. 또한, 테슬라는 양극 및 음극 소재의 혁신과 배터리를 차체 구조에 통합함으로써 비용을 더욱 절감하고 있습니다. 테슬라는 궁극적으로 kWh당 가격을 56%까지 낮추어 전기차를 대중화할 계획입니다.

 

c) 충전 시간 단축

탭리스 설계로 인한 개선된 에너지 흐름 덕분에 4680 배터리는 이전 배터리보다 더 빠르게 충전할 수 있습니다. 충전 시간을 줄이는 것은 전기차 사용자의 편리성을 높이고, 전기차의 대중화를 촉진하는 데 중요한 역할을 합니다.

 

d) 내구성 및 안전성 향상

4680 배터리의 큰 크기와 차량 구조와의 통합 설계는 테슬라 차량의 내구성을 향상시킬 것으로 기대됩니다. 배터리 팩이 더 강하고 충격에 대한 저항력이 높아져 사고 시에도 안전성을 높입니다.

 

e) 지속 가능성 및 환경적 영향

테슬라는 4680 배터리가 더 지속 가능한 배터리 생산으로 가는 길이라고 강조하고 있습니다. 테슬라는 원자재를 더 책임감 있게 공급하고 배터리 제조 과정에서의 환경 영향을 줄이기 위해 노력하고 있습니다. 예를 들어, 테슬라는 리튬 및 니켈과 같은 원자재를 지역에서 조달하여 배터리 생산 및 운송으로 인한 탄소 발자국을 줄일 계획입니다.

 

 

 

4. 전기차 시장에 미치는 영향

 

4680 배터리는 테슬라뿐만 아니라 전체 전기차 시장에도 큰 영향을 미칠 것으로 예상됩니다.

 

a) 생산 규모 확대

테슬라의 4680 배터리 목표는 전기차 생산을 대규모로 확대하는 것입니다. 4680 셀의 간소화된 제조 공정은 생산 속도를 높이고 비용을 절감합니다. 테슬라는 베를린과 텍사스에 있는 기가팩토리(Gigafactory)에 이 배터리를 대량 생산할 수 있는 시설을 마련하고 있습니다. 생산량을 증가시킴으로써 테슬라는 전기차 수요를 충족하고 가격을 낮추는 것을 목표로 하고 있습니다.

 

b) 경쟁사 대응

테슬라의 4680 배터리 개발에 다른 전기차 제조업체들도 주목하고 있습니다. 폭스바겐, 제너럴 모터스, BMW와 같은 업체들도 배터리 기술에 대대적으로 투자하며 격차를 좁히려 하고 있습니다. 그러나 4680 배터리를 통해 테슬라는 성능, 주행 거리, 가격 경쟁력에서 큰 우위를 점할 가능성이 큽니다.

 

c) 배터리 공급망에 미치는 영향

테슬라의 4680 배터리는 배터리 공급망에도 영향을 미칠 수 있습니다. 테슬라는 배터리를 자체 생산하고 원자재를 지역에서 조달함으로써 기존 배터리 공급업체에 대한 의존도를 줄이고 있습니다. 이러한 변화는 전 세계 배터리 공급망에 충격을 줄 수 있으며, 다른 자동차 제조업체들도 배터리 생산을 자사 공장과 더 가까운 곳으로 옮기는 방향으로 나아갈 가능성이 있습니다.

 

d) 전기차 시장 보급

전기차의 대중화에 있어 가장 큰 장애물 중 하나는 배터리의 높은 비용입니다. 이는 전기차 가격에 직접적인 영향을 미칩니다. 4680 배터리를 통해 테슬라는 전기차 가격을 내연기관 차량과 경쟁할 수 있는 수준으로 낮추고자 합니다. 비용이 줄어들수록 더 많은 소비자가 전기차로 전환할 가능성이 높아지며, 이는 탄소 배출 없는 미래로의 전환을 가속화할 것입니다.

 

 

 

5. 도전 과제와 미래 전망

 

4680 배터리는 유망한 발전이지만, 여전히 도전 과제도 있습니다. 테슬라의 야심찬 목표를 달성하기 위해 생산을 대규모로 확대하는 것은 복잡한 과정이며, 새로운 셀 제조를 확장하는 과정에서 어려움이 있을 수 있습니다. 또한, 리튬과 니켈 같은 원자재를 충분히 확보하는 것도 대규모 배터리 생산을 지속하는 데 필수적입니다.

그럼에도 불구하고 테슬라의 4680 배터리에 대한 장기적인 비전은 긍정적입니다. 생산량이 증가함에 따라 테슬라는 가솔린 차량과의 비용 격차를 줄여, 전기차를 더 많은 소비자가 선택할 수 있는 옵션으로 만들 것으로 기대하고 있습니다.

 

테슬라의 4680 원통형 배터리는 전기차의 미래를 재편할 수 있는 혁신적인 기술입니다. 에너지 밀도 증가, 비용 절감, 충전 속도 향상 등의 특징을 갖춘 4680 배터리는 전기차 채택에 대한 주요 문제를 해결합니다. 테슬라는 생산을 확대하고 배터리 제조 과정에서의 환경 영향을 줄이려는 노력으로 전기차 시장에서의 리더십을 더욱 강화하고 있습니다.

4680 배터리가 더 많은 테슬라 차량에 통합됨에 따라, 이는 지속 가능한 교통수단으로의 전환을 이끄는 핵심 역할을 할 것입니다. 소비자에게는 더 저렴하고 성능이 뛰어난 전기차가 더 긴 주행 거리와 빠른 충전 시간을 제공할 수 있다는 의미이며, 전기차 산업에는 새로운 배터리 기술의 기준을 제시하게 될 것입니다.

 

 

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