테슬라의 건식 음극 4680 배터리 셀은 전기차를 더 저렴하고 더 좋게 만들 것이다.

2024년 주주총회에서 일론 머스크는 테슬라가 4680 셀 표준에 새로운 혁신을 이뤘다고 발표했습니다. 테슬라는 기존 2170 셀의 성능과 같거나 그보다 뛰어난 4680 셀을 생산하기 위해 수년 동안 열심히 노력해 왔습니다. 공식 사이버트럭 계정에서는 X의 제작진과 함께 4680 건식 음극 공정의 첫 번째 사이버트럭 이미지를 공유하기도 했습니다.

이제 4680에 대해 자세히 알아보고, 이 새로운 공정과 셀이 정확히 무엇인지, 그리고 이 셀의 몇 가지 장점을 살펴보겠습니다. 

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건식 공정이란 무엇인가?

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

여기서 말하는 건식 음극은 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 자체적으로 내부 개선 작업을 진행하고 있습니다. 테슬라가 건식 음극 방식을 쉽게 확장할 수 있는 방법을 찾게 되면 4680 셀과 그 부품인 배터리를 더 저렴하게 생산할 수 있게 될 것입니다.

4680 셀

테슬라는 4680 셀을 사용하여 모델 Y의 구조용 배터리 팩을 만들었지만 충전 성능이 떨어지고 에너지 밀도가 낮아 빠르게 생산에서 제외되었습니다. 4680 셀의 크기가 너무 커서 냉각이 어려워 성능이 제한되었기 때문입니다.

업데이트된 4680 셀은 2023년 11월 실적 발표에서 사이버셀이라는 이름으로 발표되면서 사이버트럭에 다시 돌아왔습니다. 이 새로운 버전은 더 나은 에너지 밀도와 향상된 충전 성능을 제공할 예정이었습니다.

'분해분석 거인'으로 유명한 샌디 먼로는 이 개선된 테슬라 건식 4680 버전이 에너지 밀도가 약 12% 증가하여 꽤 큰 폭으로 개선되었음을 보여주었습니다. 아래에서 그가 사이버트럭을 분해하는 모습을 볼 수 있습니다.

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탭리스 디자인

4680 셀의 탭리스 설계는 생산량과 제조 용이성에도 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 결함 발생 가능성이 줄어들고 부팅 속도가 빨라진다는 것을 의미합니다.

또한 탭을 제거하면 전자가 셀을 드나들 때 이동해야 하는 거리가 줄어들어 저항이 줄어들고 이 과정에서 손실되는 에너지가 줄어들어 전반적인 차량 효율성이 향상됩니다.

장점

이 새로운 4680 셀 공정은 기존 습식 공정에 비해 전체 비용을 최대 50%까지 절감하는 등 몇 가지 장점이 있습니다. 또한 건식 공정이 더 환경 친화적일 뿐만 아니라 셀 제조를 더 빠르게 확장할 수 있습니다.

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

쉽고 저렴

4680 셀은 크기가 더 크기 때문에 제조하기가 더 쉽습니다. 2170 셀은 길고 얇은 반면 4680 셀은 넓고 튼튼합니다. 또한 탭이 없는 독특한 디자인으로 저항이 덜 발생하여 충전 속도와 셀 성능이 향상될 것으로 예상됩니다.

기본적으로 테슬라는 4,400개의 2170 셀이 차지하는 공간을 960개의 4680 셀만으로 채울 수 있습니다. 그 결과 각 셀을 감싸는 데 사용되는 재료가 크게 줄어들어 공간을 절약하고 배터리 팩이 차지하는 공간에 대한 에너지 밀도를 극대화할 수 있습니다.

결국 이는 향후 사이버트럭의 가격 하락과 생산량 증가를 의미할 수 있습니다. 테슬라는 연간 약 25만 대의 사이버트럭을 생산할 계획이며, 이를 위해서는 많은 4680 배터리 팩이 필요할 것입니다.

향후 테슬라는 이러한 모든 개선 사항을 포함한 4680 셀을 나머지 차량 라인업에 적용하여 결국 2170 셀 기술을 능가할 것으로 예상됩니다.

https://www.notateslaapp.com/news/2175/teslas-dry-cathode-4680-battery-cells-will-mean-cheaper-better-evs

Tesla's Dry Cathode 4680 Battery Cells Will Mean Cheaper, Better EVs