테슬라의 모든 것을 결정짓는 배터리에 무엇이 중요한가?

 

테슬라와 배터리

향후 10년 동안 테슬라는 극복해야 할 한 가지 과제가 있다. 즉, 테슬라가 생산할 수백만 대의 차량에 전력을 공급하고 수십만 대의 메가팩과 파워월에도 전력을 공급할 수 있는 충분한 배터리를 확보하는 것이다.

 

우리는 투자자의 날에 Tesla로부터 리튬, 니켈, 흑연, 망간, 구리, 나트륨 또는 다른 어떤 것이든 그들이 어떻게 충분한 배터리 재료를 얻을 수 있을지 들어 볼 수도 있을 것이다.

이 모든 물질들은 지구의 지각 안에 있고 추출되고 정제될 수 있다. 많은 사람들이 광물이 없거나 충분히 빨리 가공되지 않는다고 말한다. 테슬라는 이 문제를 어떻게 해결할 것인가?

 

세계는 태양광, 배터리 저장 및 전기 자동차와 함께 전기의 미래를 향해 나아가고 있다.

이러한 전환이 가속화되려면 배터리 소재를 지금보다 훨씬 빠르게 추출할 수 있어야 한다. 일론 머스크는 테슬라의 미래에 대해 긍정적이고 실행 가능하다고 믿는다.

 

투자자의 날 표지 이미지는 모델 Y의 프레스 부품들이 쌓여 있는 것으로 , 그것은 대량 생산에 도달하기 위해서 필요한 규모가 얼마인지를 나타내는 것으로 보인다.

그것은 테슬라가 해야 할 일의 화학적 구조를 나타내는 것일 수 있다. 그리고 배터리나 광물과 관련이 될 수도 있다.

그러나 모델 Y를 매년 500만 대 이상 대량 생산하는 데 필요한 주물과 규모를 나타내는 것일 가능성이 높다.

 

테슬라가 미래에 구상하는 규모에 도달하기 위해서는 전력망 안정화와 차량에 사용될 수 있는 약 20~30 TWh의 배터리가 필요하다.

그러기 위해서는 지구의 지각에서 엄청난 양의 물질을 추출해야 할 것이다. 현재 인프라로서는 아직 이 작업을 수행할 수가 없다. 뭔가가 변화가 필요한 시점이다.

 

리튬 - 첫 번째 광물

 

리튬 광석

리차지 리소스는 지구에서 리튬을 추출하는 데 주력하고 있는 초기 단계 기업이다. 그들은 남미에서 이것을 연구하고 있으며, 그들은 그들의 탐색 중에 리튬을 발견했다.

그들의 희망은 이 리튬을 얻을 수 있는 채굴장을 건설하는 것이다. 리튬 추출 기술의 발전으로 리튬을 얻는 능력이 향상되어 왔다. 아르헨티나는 세계 최고의 리튬 생산국이 될 수도 있다.

 

리튬은 톤당 약 8만 달러에 거래되고 있다. 테슬라는 스스로 리튬과 광물을 얻을 수 없다.

리튬이 사회 전체로 파고들수록 지속 가능한 에너지로의 전환은 더 빨라질 것이다. 이 회사뿐만 아니라 다른 광산 회사들도 이 세상이 거기에 더 빨리 도달하도록 도와줄 수 있기를 바란다. 

 

지속적이고 기하급수적인 성장의 고통

드류 바글리노는 기하급수적으로 성장하는 것에 대해 이야기했다. 어떤 것을 5개만 만들 때, 10개로 가는 것은 그렇게 어렵지 않다.

무언가가 수백만 개의 수량에 도달하면, 두 배로 증가하는 것은 훨씬 더 고통스러워진다. 성장을 지속하기 위해서는 기업문화, 제조, 엔지니어링 등에 있어서의 큰 변화가 필요하다.

 

풀어야 할 과제는 규모의 문제이다. 테슬라가 연간 50% 성장을 이어간다면 수년 안에 글로벌 연간 필요 생산량이 15~20 TWh에 이른다. 지금은 겨우 1년에 약 700 GWh로 1 TWh에 가깝다. 아직도 갈 길이 멀다.

 

자동차는 거대한 전화기와 같고, 배터리는 생산하는 데 훨씬 더 많은 시간이 걸린다. 배터리의 재료는 땅에서 나와야 한다.

전 세계에 300~500 TWh의 배터리 생산에 도달하기 위해서는 많은 노력이 필요하다.

일단 세계가 그 정도의 양의 물질에 도달하면, 배터리 재활용이 그 자리를 차지하고 추출은 더 이상 중요하지 않다. 이것이 해결해야 할 일시적인 규모의 문제이다.

 

배터리를 늘리는 방법

우리는 테슬라와 세계가 배터리 생산을 충분히 확장하기 위해 무엇이 필요한 지에 대한 도전 과제를 보았다. 우리는 이것을 실현하기 위해 공급망을 완전히 재구성해야 한다.

투자자의 날에 테슬라는 현 생산량의 20배로 늘리기 위해 공급망을 어떻게 다시 만들 것인지에 대해 이야기할 수도 있다. 이 일을 성사시키기 위해서는 모든 것이 준비되어 있어야 한다.

 

만약 테슬라가 연간 2천만 대의 차량과 연간 수십만 대의 메가팩을 생산할 거라면, 그들은 모든 것을 근본적으로 변화시켜야 할 것이다.

그것은 공급망, 제조 및 불가능한 일을 하는 데 있어 급진적인 변화를 요구할 것이다.

 

도달해야 하는 위압적인 숫자들이 있다. 세계가 지속 가능한 에너지로 전환하기 위해서는 재생 가능 에너지에서 연간 16만 TWh를 얻어야 한다. 

이것은 세계가 사용할 에너지를 공급하기 위한 태양/풍력에 의해 생산될 에너지이다. 이를 사용하기 위해서는 약 400 TWh의 에너지 스토리지(EV 포함)가 필요하다. 인류는 그곳으로 가는 길의 400분의 1도 도달하지 못했다.

 

일단 배터리의 재활용이 시작되면, 매년 만들어야 할 배터리가 많이 줄어들 것이다. 수명이 긴 배터리가 문제가 될 것이다 - 50년 된 배터리는 새로운 배터리를 만드는 양이 줄기까지 그만큼의 시간이 걸릴 것이다.

50년 된 배터리 재활용이 "안정적인 상태"에 도달하게 되면 연간 약 8 TWh의 배터리만 만들면 될 것이다.

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솔루션 및 기회

이것은 큰 기회이다. 배터리를 위해 지구에서 물질을 채굴하는 사업에 참여하는 모든 회사는 이 기회를 이용할 수 있는 위치에 있을 것이다.

이것에 대해 많은 연구가 진행되고 있다. 세계는 300 TWh 또는 400 TWh의 배터리(EV, 에너지 저장 장치 및 장치)를 배치할 수 있는 충분한 자원을 가지고 있는가?

그것은 결국 그곳에 도달하는 데 약 5억 톤의 물질이 필요하게 된다는 얘기다. 

 

이를 실현하기 위한 인프라나 공급망이 없다. 제조부터, 재료 추출, 배터리 화학 등 모든 분야에서 솔루션이 개발되어야 한다.

테슬라가 이 문제를 해결할 수 있는 마스터플랜 파트 3을 제시할 수 있기를 바란다.

 

3세대 차량의 디자인은 어떤 테슬라 차량보다 작은 배터리 솔루션을 적용할 것이다. 40 kWh 배터리 팩은 60 kWh의 모델 3 또는 80 kWh의 모델 Y보다 작다.

 

드류 바글리노는 리튬에 집중하고 있다. 나트륨은 왜 안 되는가? 나트륨을 리튬만큼 효율적으로 사용할 수 있다면 나트륨을 전력 저장 에너지로 사용할 수 있다.

현재 나트륨은 리튬만큼의 사이클 수명을 가지고 있지 않다. 이것이 배터리를 위해 지구로부터 많은 리튬을 얻어야 하는 압력을 줄이는 데 도움이 될 수 있다.

또 다른 케미스트리 대체재가 있다면 얼마나 좋을까.

 

배터리용 원소 주기율표

배터리 전문가인 Jeff Dahn에 따르면, 주기율표를 보면 어떤 물질이 우리를 그곳에 데려다줄 것인가?

리튬은 지구상에서 백만분의 20의 가용성을 가지고 있다. 지구가 가지고 있는 매장량 자체는 풍부하다. 그러나 그것을 꺼내는 것은 어려운 일이다. 이것도 2030년까지의 일이다.

2040년에, 세계는 그것보다 훨씬 더 많은 양을 필요로 할 것이다. 100만 분의 200의 가용성이 필요할 경우, 리튬은 추출하기에 충분한 양이되는 원소가 아니다.

 

나트륨 이온 또는 철 배터리 화학은 2040년 이후에 필요한 엄청난 규모에 대처할 수 있다.

연구기관들은 그곳에 가기 위해 공부할 필요가 있을 것이다. 나트륨 이온 전지는 수명 주기가 짧고 아직 생산에 충분하지 않다.

 

테슬라는 또 무엇을 발표할 것인가?

리튬은 장기적으로 볼 때 2030년 이후로 나가는 데 있어 가장 큰 문제이다. 테슬라가 3세대 차량 플랫폼을 선보일 것이다.

테슬라는 이 차량을 제조할 공장도 제시할 예정이다. 대량 생산을 위해서는 공장과 차량 모두를 그에 맞춰 설계해야 한다.

 

어떻게 kWh당 높은 전비에 도달할 수 있을까? 모델 3의 전비는 kWh당 약 4.5마일이다. 3세대 차량이 kWh당 6마일을 주행할 수 있을까?

만약 그것이 더 가볍고 공기역학적이라면, 그것이 거기에 도착하는 게 가능할 것이다.

 

Aptera는 kWh당 6마일을 훨씬 넘는 차량을 생산할 것이다. 태양 전지판을 차량에 장착하면 차량이 그 이상의 성능을 발휘할 수 있다.

나는 Aptera 오너의 효율성에 대한 결과를 매우 기대하고 있다. 그 차량은 kWh당 더 많은 거리를 주행하는 데 필요한 문제에 답하고 있다.

그 차량은 kWh당 10마일 또는 그 이상이 되는 것을 봐도 놀라지 않을 것이다.

New Aptera 런칭 에디션은 태양열 3륜차이다.

3세대 차량은 도요타 코롤라 파괴자가 될 것이다. 차량의 원가를 15,000달러까지 낮출 수 있다면, 그 차량은 20,000달러에 판매되는 짜리 차량이 될 수도 있다.

만약 그 차량이 100만 마일을 주행할 수 있다면, 테슬라가 효율성을 얼마나 향상시킬 수 있는지 알 수 있을 것이다.

그들은 단일 주물을 만들고 모터와 배선이 어떻게 이루어지는지를 바꿔야 할 것이다. 비용을 절감하고 효율성을 높이기 위해서는 모든 것이 고려되어야 한다.

 

 

FSD 하드웨어 4 및 하드웨어 5

우리는 Tesla의 Hardware 4의 사진을 본 적이 있다. 사이버 트럭은 하드웨어 4를 사용할 것이다.

일론 머스크는 하드웨어 4가 더 낫겠지만 하드웨어 3과 하드웨어 4 사이에는 큰 차이가 없을 것이라고 말했다.

 

하드웨어 5는 어떤가? 하드웨어 5는 로보택시 차량에 탑재될 것이다. 이것은 가장 진보된 하드웨어를 가질 것이다.

3세대 차량에는 40 kWh의 배터리 팩과 kWh당 6마일의 효율이 적용될 것이다. LFP 배터리를 사용할 것이고, 2025년이 되어서야 양산이 가능할 것이다.

 

ref. https://www.torquenews.com/14335/it-all-comes-down-batteries-tesla