테슬라의 건식 음극 4680 배터리 셀은 더 저렴하고 더 나은 전기차를 의미합니다.

2024 주주총회()에서 엘론 머스크는 테슬라가 4680 셀 표준에 새로운 혁신을 이뤘다고 발표했습니다. Tesla는 기존 2170 셀의 성능과 같거나 더 뛰어난 4680 셀을 생산하기 위해 수년 동안 열심히 노력해 왔습니다. 공식 사이버트럭 계정에서는 제작진과 함께 최초의 4680 건식 양극 공정 사이버트럭의 이미지(아래)를 공유하기도 했습니다.

이 새로운 공정과 셀이 정확히 무엇인지, 4680에 대해 자세히 알아보고 몇 가지 가능한 이점을 살펴보겠습니다. 이제 충전 케이블을 준비하세요!

자체 개발한 건식 음극 4680 셀을 장착한 첫 번째 프로토타입 Cybertruck – 완전 건식 전극 차량 pic.twitter.com/NzJxKQrRBp

건식 공정이란?

건식 배터리 전극(DBE)은 현재 일반적으로 사용되는 습식 배터리 전극(WBE)과 완전히 다른 공정입니다. 이 건식 공정은 독성이 강한 용매와 용광로 베이킹 공정을 제거하여 시간과 공간을 절약하고 환경 친화적입니다.

우리가 말하는 건식 음극은 구체적으로 배터리 가장자리에 있는 전도성 단자인 전극이 건식 공정으로 생산된다는 것을 의미합니다. 이전 공정에서는 습식 공정으로 생산되었습니다.

테슬라의 4680 셀 공급업체인 LG와 파나소닉은 비용을 절감하고 자체 4680 셀 생산량을 늘리기 위해 노력해 왔으며 테슬라도 자체 내부 개선에 힘쓰고 있습니다. 테슬라가 건식 음극 방식을 쉽게 확장할 수 있는 방법을 찾으면 4680 셀과 그 일부인 배터리를 더 저렴하게 생산할 수 있을 것입니다.

4680 셀

테슬라는 4680 셀을 사용하여 Model Y용 구조 배터리 팩을 제작했습니다. 하지만 이 차량은 충전 성능이 떨어지고 에너지 밀도가 낮아 빠르게 판매에서 제외되었습니다. 4680 셀의 크기가 너무 커서 냉각이 어려워 성능이 제한되었기 때문입니다.

2023년 11월 실적 발표에서 업데이트된 4680 셀은 사이버셀로 발표되어 사이버트럭에 다시 등장했습니다. 이 새로운 버전은 더 나은 에너지 밀도와 향상된 충전 성능을 제공할 예정이었습니다.

티어다운 타이탄으로 유명한 샌디 먼로는 이 개선된 버전이 에너지 밀도가 약 12% 증가하여 상당히 개선되었음을 보여주었습니다. 아래에서 그가 사이버트럭을 해체하는 모습을 보실 수 있습니다.

탭리스 디자인

4680 셀의 탭리스 디자인도 생산과 제조의 용이성에 영향을 미칩니다. 탭은 일반 소형 배터리 상단에 있는 작은 돌기라고 생각하면 됩니다. 탭이 없다는 것은 탭을 추가하기 위해 셀 본체 생산을 중단할 필요가 없으므로 공정이 제거되어 결함이 발생할 가능성이 줄어들고 부팅이 빨라진다는 것을 의미합니다.

탭을 제거하면 전자가 셀에 들어오고 나가기 위해 이동해야 하는 거리가 줄어들어 저항이 줄어들고 이 과정에서 손실되는 에너지가 줄어들어 전반적인 차량 효율성이 향상됩니다.

장점

이 새로운 4680 셀 공정에는 몇 가지 장점이 있으며, 기존 습식 공정에 비해 전체 비용이 최대 50% 절감되는 것을 포함합니다. 또한 건식 공정이 더 환경 친화적이기 때문에 셀 제조를 더 빠르게 확장할 수 있습니다.

테슬라가 표준 2170 셀에서 4680 셀로 전환하려는 데에는 여러 가지 이유가 있습니다. 가장 큰 이유는 비용 절감입니다. 4680 셀은 물리적으로 더 큰 셀이며 차량을 구조적으로 지지하는 데 사용할 수 있으므로 4680 셀의 생산과 차량의 구조 모두에서 비용을 절감할 수 있습니다.

4680 셀은 크기가 더 크기 때문에 제조가 더 쉬울 것이라는 점도 있습니다. 2170 셀은 키가 크고 얇은 반면 4680 셀은 넓고 튼튼합니다. 또한 탭이 없는 독특한 디자인으로 저항을 덜 발생시켜 충전 속도와 셀 성능을 개선할 수 있습니다.

요약하면, 테슬라는 2170 셀이 차지하는 공간을 4680 셀 960개만으로 채울 수 있습니다. 그 결과 개별 셀을 감싸는 데 사용되는 재료가 크게 줄어들어 공간을 절약하고 배터리 팩이 차지하는 공간에 대한 에너지 밀도를 극대화할 수 있습니다.

종합적으로 이는 향후 사이버트럭의 가격 하락과 생산 속도 증가를 의미할 수 있습니다. 테슬라는 연간 약 25만 대의 사이버트럭을 생산할 계획이며, 이를 위해서는 4680개의 배터리 팩이 필요합니다.

미래에는 테슬라가 이러한 모든 개선 사항을 포함한 4680 셀을 나머지 차량 라인업에 도입하여 결국에는 2170 셀 기술을 능가할 것으로 예상됩니다.