4680 배터리의 경쟁력을 분석해 보자

 테슬라 4680배터리의 경쟁력 

높은 에너지 밀도: Tesla의 4680 배터리는 높은 에너지 밀도를 가지고 있어서, 더 많은 에너지를 저장할 수 있습니다. 이는 차량의 주행 거리를 늘리거나, 배터리의 크기를 줄이는 등의 장점을 제공합니다.

긴 수명: Tesla의 4680 배터리는 더 오래 사용할 수 있는 긴 수명을 가지고 있습니다. 이는 배터리 교체 주기를 줄이고, 더 낮은 수명을 가진 배터리보다 더 경제적인 사용을 가능하게 합니다.

빠른 충전 속도: Tesla의 4680 배터리는 빠른 충전 속도를 가지고 있습니다. 이는 차량을 충전하는 시간을 줄이고, 더 효율적인 에너지 관리를 가능하게 합니다.

낮은 비용: Tesla의 4680 배터리는 생산 비용이 낮습니다. 이는 Tesla가 차량 가격을 더 낮게 유지할 수 있도록 도와줍니다.

높은 신뢰성: Tesla의 4680 배터리는 높은 신뢰성을 가지고 있습니다. 이는 안전한 운전을 보장하며, 배터리 고장으로 인한 차량 정지 등의 문제를 최소화합니다.

이러한 경쟁력들로 인해 Tesla의 4680 배터리는 전기 자동차 산업에서 큰 관심을 받고 있으며, 더 많은 자동차 제조사들이 Tesla와 경쟁하기 위해 비슷한 기술을 개발하고 있습니다.

4680 배터리의 에너지 밀도가 높은 이유 

Tesla의 4680 배터리가 높은 에너지 밀도를 가지는 이유는 여러 가지 요인들이 결합되어 있습니다.

첫째, 4680 배터리는 기존의 2170 배터리보다 더 큰 크기를 가지고 있습니다. 크기가 더 크다는 것은 배터리 내부에 더 많은 화학 물질을 담을 수 있다는 것을 의미하며, 이는 더 많은 에너지를 저장할 수 있도록 합니다.

둘째, 4680 배터리는 새로운 세라믹 기술을 사용하여 만들어졌습니다. 이 새로운 기술은 기존의 그래핀 기술보다 더 높은 에너지 밀도와 더 높은 안전성을 제공합니다.

셋째, 4680 배터리는 니켈 도금된 코발트 프리 카테고리를 사용합니다. 코발트는 비싸고 노동 집약적인 과정으로 생산되어, 배터리 제조 비용을 높일 수 있습니다. 따라서 코발트 대신 니켈을 사용함으로써 배터리 제조 비용을 줄일 수 있으며, 더 높은 에너지 밀도를 달성할 수 있습니다.

넷째, 4680 배터리는 새로운 형태의 셀 디자인을 사용합니다. 이 디자인은 기존의 배터리 셀보다 더 효율적인 열 관리와 충전/방전 성능을 제공합니다.

이러한 요인들이 결합하여, Tesla의 4680 배터리는 더 높은 에너지 밀도를 가지고 있습니다. 이는 전기 자동차 산업에서 더 높은 주행 거리와 더 나은 성능을 제공할 수 있게 합니다.

4680 배터리의 디자인 

Tesla의 4680 배터리는 열관리에 특화된 디자인을 가지고 있습니다. 배터리의 충전 및 방전 과정에서 발생하는 열은 배터리의 수명과 안전성에 영향을 미칩니다. 따라서, 열을 효과적으로 제어하는 것은 배터리의 성능과 수명을 개선하는 데 중요합니다.

4680 배터리의 셀 디자인은 내부에서 열을 효과적으로 분산시키는 구조로 되어 있습니다. 이러한 디자인은 열이 셀 내부에서 일어난 곳에서부터 적극적으로 분산되어 셀의 전체적인 온도가 일정하게 유지되도록 합니다.

또한, 4680 배터리는 열 확산을 촉진하는 새로운 재료를 사용하고 있습니다. 이러한 재료는 열이 셀 내부에서 빠르게 전달되도록 하여, 열이 축적되는 것을 방지합니다.

마지막으로, 4680 배터리는 냉각 시스템과 함께 사용될 수 있도록 설계되었습니다. 이러한 냉각 시스템은 배터리 내부의 열을 빠르게 제거하여 배터리를 보다 안전하고 효율적으로 운영할 수 있도록 합니다.

이러한 열 관리 디자인은 배터리의 안전성과 수명을 크게 향상시키며, 전기 자동차 산업에서 더 나은 성능과 경제성을 제공합니다.

비밀은 텝리스에 있다. 

Tesla의 4680 배터리는 탭리스 공정으로 제조됩니다. 기존의 배터리 제조 방식에서는 배터리 셀과 연결하기 위해 탭(금속 연결 부품)을 사용했습니다. 하지만, 탭은 추가적인 부피와 무게를 가지고 있으며, 배터리의 안전성과 내구성에도 영향을 미칠 수 있습니다.

따라서, 탭을 사용하지 않고도 배터리를 안정적으로 제조할 수 있는 탭리스 공정이 개발되었습니다. 탭리스 공정은 일반적으로 두 개의 전극(양극과 음극)을 중앙에서 연결한 형태의 배터리를 제조합니다. 이러한 구조는 배터리의 에너지 밀도와 안전성을 개선할 수 있습니다.

4680 배터리의 탭리스 공정은 다음과 같이 진행됩니다. 먼저, 양극과 음극을 각각 롤 형태로 만듭니다. 그리고 이를 적층하여 밀집된 구조의 롤 형태로 만듭니다. 이후, 전극 사이에 분리막을 삽입하여 전극이 서로 닿지 않게 합니다.

이렇게 만들어진 롤 구조의 배터리는 나선형으로 쌓인 형태로 되어 있으며, 전기적으로 연결하기 위해 일련의 절차를 거칩니다. 이러한 절차는 기존의 탭을 사용하는 방식과는 다르게, 각 전극을 통해 전기를 전달하도록 설계되어 있습니다.

탭리스 공정을 사용함으로써, 4680 배터리는 더 높은 에너지 밀도와 안전성을 제공하면서도 더 가볍고 작은 크기의 배터리를 제조할 수 있습니다. 또한, 배터리 내부에 탭이 없기 때문에 내부 저항이 줄어들어 배터리의 충전 및 방전 속도가 빨라집니다.

싱글탭 vs 멀티탭 

배터리 탭은 금속 연결 부품으로, 배터리 셀과 전선을 연결하는 역할을 합니다. 배터리 제조에서는 싱글탭공정과 멀티탭공정 두 가지 방식이 일반적으로 사용됩니다.

싱글탭공정은 각 셀마다 하나의 탭을 부착하는 방식입니다. 이 방식은 간단하고 비용이 저렴하지만, 탭이 배터리 내부에서 많은 공간을 차지하게 되어 에너지 밀도를 제한할 수 있습니다.

반면, 멀티탭공정은 각 셀에 여러 개의 탭을 부착하는 방식입니다. 이 방식은 싱글탭공정에 비해 보다 많은 연결점을 제공하여 에너지 밀도를 높일 수 있습니다. 또한, 멀티탭공정은 전류의 흐름이 균일하게 이루어져 배터리의 수명을 늘릴 수 있습니다.

하지만, 멀티탭공정은 탭 부착이 복잡하고, 탭의 수가 증가함에 따라 생산 비용이 높아집니다. 또한, 탭이 배터리 내부에서 공간을 차지하게 되어 배터리의 크기와 무게가 증가할 수 있습니다.

최근에는 탭리스 공정이 개발되어, 탭을 사용하지 않고도 안정적으로 배터리를 제조할 수 있게 되었습니다. 탭리스 공정을 사용하면, 탭의 추가 부피와 무게 없이도 배터리의 에너지 밀도를 높일 수 있으며, 내부 저항이 줄어들어 충전 및 방전 속도가 빨라집니다.

조성 

양극재의 경우 효율개선을 위해 기존 2170에 사용되었던  NCM 타입에서 NCMA타입의 4원계를 적용하고 가격이 비싼 코발트의 비중을 줄여나가는 방향으로 진행되고 있습니다. 

음극재의 경우 기타 모델들이 흑연을 주재료로 하는 것과 달리 테슬라는 실리콘의 함유량을 5~20%까지 확대하려고 하고 있습니다. 그이유는 잘 알려져 있다시피 충.방전 사이클에 다른 부피변화에 따른 스트레스를 최소화 하는데 있습니다. 충방전 시 지속적인 팽창. 수축은 배터리의 구조적인 불안정성을 유발하게 되어 배터리 안전성 면에서 부적절한 요소이므로 반드시 개선되어야 하는 문제이기도 합니다.