테슬라, 획기적인 4680 배터리 셀에 대한 업데이트

테슬라가 미래 전기 자동차에 중요한 역할을 할 것으로 예상되는 4680 배터리 셀 프로그램에 대한 매우 상세한 업데이트를 발표했습니다.

4680 배터리 셀 포맷은 2020년 배터리 데이에서 Tesla가 자체 셀 전략을 공개한 이후 업계에 큰 반향을 불러일으켰습니다.

이 자동차 제조업체는 새로운 설계를 통해 배터리 비용을 50% 이상 절감할 수 있다고 주장했으며, 이후 대량 생산에 적용하기 위해 노력해 왔지만 몇 가지 문제에 부딪혔습니다.

2023년 1분기 재무 실적 발표 후 진행된 컨퍼런스 콜에서 Tesla는 4680 배터리 셀 생산에 대한 자세한 업데이트를 제공했습니다.

Tesla의 엔지니어링 수석 부사장인 드류 바글리노는 4680 셀에 대해 다음과 같이 말했습니다.

배터리 데이에서 우리는 5가지 분야에 걸쳐 2026년까지 비용 절감 로드맵을 수립했습니다. 셀 설계, 양극 및 음극 재료, 구조 팩 개념, 셀 공장 자체에 대해 논의했습니다. 그 이후로 이 모든 측면에서 진전이 있었습니다.

셀 공장의 경우, 텍사스 4680 공장의 경우 건설 및 시운전과 설치 및 운영의 일부가 진행 중이며, 배터리 데이에 설명한 대로 완전히 가동되면 일반적인 셀 공장보다 기가와트시당 자본비용이 70% 절감될 것입니다. 또한 네바다에서와 같이 향후 공장 건설에서 고밀도화 및 투자 절감 방안을 지속적으로 모색하고 있습니다.

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테슬라는 프리몬트에 있는 파일럿 공장에서 4680셀을 생산하고 있지만, 바글리노가 여기서 말하는 '셀 공장'인 기가팩토리 텍사스에서 더 많은 양의 셀을 생산할 수 있을 것으로 예상됩니다.

셀 설계와 관련해서는 배터리의 날에 공개한 1세대 탭리스 셀뿐만 아니라 현재 텍사스에서 제조 가능한 두 번째 버전을 생산 중입니다. 양극재 측면에서는 배터리의 날 로드맵에 따라 여러 가지 작업을 진행 중입니다. 리튬의 경우, 코퍼스 크리스티 리튬 정제소가 올해 5월에 착공합니다. 연말까지 일부 시설의 시운전을 시작하는 것이 목표입니다.

이 정제소는 황산염이 없는 정제 공정을 사용하여 공정 비용이 절감되고, 산이나 부식성 시약을 사용하지 않으며, 체화 에너지*가 낮습니다. 실제로 건축 자재로 용도를 변경할 수 있는 유익한 부산물을 생산합니다.

* 체화 에너지(embodied energy) : 천연자원 채취로부터 제품 배송에 이르는 전 과정에서 소비되는 에너지를 말한다. 이것은 자재 및 장비의 채굴과 생산, 자재의 운송과 행정적 기능들을 포함한다.

이 임원은 또한 기가팩토리 텍사스의 양극재 공장에 대한 보다 구체적인 업데이트도 제공했습니다.

배터리 데이에서 이 모든 개념에 대해 논의했습니다. 양극 전구체와 마찬가지로, 배터리 데이에서 설명했던 공정 비용이 낮고 폐수가 전혀 발생하지 않는 전구체 공정을 실험실 및 파일럿 규모에서 성공적으로 시연했으며, 이 기술을 오스틴 양극 시설의 프런트 엔드에 통합하기 위한 세부 설계 단계에 있습니다. 

양극재 생산과 관련하여 오스틴의 새로운 양극재 건물에 50%의 장비와 75%의 유틸리티가 설치되었으며, 이번 분기 및 다음 분기에 건식 및 습식 시운전을 시작하여 연말 이전에 첫 번째 소재를 생산하는 것을 목표로 하고 있습니다.

테슬라의 첫 번째 배터리 양극 공장 진행 상황

4680 셀은 또한 Tesla의 새로운 구조적 배터리 팩 설계를 가능하게 합니다. 텍사스 기가팩토리에서 생산 중인 Model Y는 이 완전히 다른 섀시/배터리 팩 디자인이 적용된 첫 번째 차량이지만, 곧 출시될 사이버트럭을 포함한 Tesla의 미래 차량에도 이 디자인이 적용될 것으로 예상됩니다.

바글리노가 이 부분에 대해서도 업데이트했습니다.

구조적 팩 개념의 4680 셀을 사용한 팩 제조를 통해 연간 생산량은 동일하면서 설비투자는 50% 절감하고 공장은 66% 더 작아지는 등 큰 개선이 있었습니다. 우리는 구조 팩이 좋은 개념이라고 믿습니다. 더 간단하기 때문입니다. 

향후 프로그램에서는 셀을 구조적으로 적재하고 팩을 차량 바닥으로 사용하면서 설계를 반복하여 이 A레벨 아키텍처를 B레벨에 가깝게 실행할 수 있도록 할 것입니다. 그리고 4680 팀의 1분기 목표는 비용과 품질이었습니다.

경영진은 이번 분기 생산량 개선에 대한 세부 사항을 공유하고 향후 사이버트럭 대량 생산에 대비하여 비용을 절감하는 데 중점을 두었습니다.

테슬라 4680셀의 새로운 구조 배터리 팩

두 영역 모두에서 상당한 개선을 이루었습니다. 텍사스 생산에서는 수율이 12% 증가하고 피크율이 20% 향상되었으며 전체 생산성이 20% 증가하여 전분기 대비 생산량이 50% 증가했습니다. 

전체적으로 팀은 분기 동안 25%의 매출원가 절감 효과를 달성했으며 향후 12개월 동안 안정적인 비용 목표를 달성하기 위해 순조롭게 진행 중입니다. 

그리고 올해 남은 기간 동안에는 내년 사이버트럭 출시를 앞두고 생산량을 꾸준히 늘리면서 4680 프로그램의 비용을 절감하는 것이 최우선 과제입니다.

 

이는 테슬라의 4680 배터리 프로그램에 대한 가장 상세한 업데이트이며, 테슬라가 어려움을 벗어나기 시작했음을 알 수 있습니다.

최근 이 자동차 제조업체는 4680의 건식 전극에 몇 가지 문제가 있다고 보고했지만, 최근 새로운 전문가를 고용하여 도움을 받고 있는 것으로 알려졌습니다.

 

ref. https://electrek.co/2023/04/21/tesla-update-4680-battery-cell/