테슬라 자동차의 배터리 기술

1. 리튬이온 배터리 구성

리튬이온 배터리의 4대 구성요소가 있는데 바로 양극, 음극, 분리막, 전해질입니다. 오늘 알아볼 요소는 전해질 중 전고체 배터리라는 것입니다.  전해질은 간단히 이온이 원활하게 이동하도록 만들어 주는 매개체입니다. 기존 액체상태 전해질이 고체상태로 바뀌는 게 바로 전고체 배터리입니다. 기존의 리튬이온 배터리와 전고체 배터리는 어떻게 다를까요 왼쪽이 리튬이온 배터리 구조입니다. 좌우로 양극과 음극 있고요 그 사이에 분리막에 자리 잡고 있습니다. 그리로 액체상태 전해질이 양극에 함께 있습니다. 그리고 오른쪽은 전고체 배터리입니다.

2. 전고체 배터리의 필요성

전고체 배터리는 저장 용량이 훨씬 더 큰 장점이 있습니다. 저장 용량이 지금보다 늘어나야 하는 이유는 바로 주행거리죠. 아직까지 테슬라를 포함한 전기자동차의 주행거리는 내연기관차의 600에서 700km 보다는 부족한 상황입니다. 전기차의 주행거리를 늘리는 방법은 딱 한 가지죠. 배터리 용량을 늘려 합니다. 그리고 배터리 용량이 늘어나야 하는 이유는 4차 산업혁명 핵심기술 중 하나인 자율주행 때문입니다. 이 자율주행 전기차 기반으로 될 수밖에 없는 이유가 있습니다. 우선 전기차는 내연기관차보다 높은 에너지 효율성 있고 들어가는 부품들 훨씬 적어서 공간 활용도가 높아 자율 주행에 유리합니다. 그리고 자율주행은 실시간으로 많은 양의 정보를 주고받고 명령을 내려야 하기 때문에 차량 내에 전력 사용량이 급증하게 됩니다. 현재 내연기관 차로는 이 전력 사용량을 감당할 수 없다고 합니다. 자율주행으로 갈 경우, 이 차량 내 데이터 사용 급증하게 되는데 자율주행차가 하루에 사용하는 데이터양이 무려 11 테라 정도 됩니다.

3. 전고체 배터리의 안전성

배터리 양을 늘리지 않고 전기 저장 용량을 키우려면 같은 공간에 저장되는 에너지밀도를 높이면 됩니다. 지금까지 배터리 기술 발달 역시 이 저장되는 에너지 밀도를 높이는 방안에 집중되어 있습니다. 앞으로의 발전 방향도 이 에너지 밀도를 어떤 기술을 통해 늘릴지 문제입니다. 전고체 배터리는 이전 고체 배터리 에너지 밀도가 기존 방식보다 2배가량 높다고 합니다. 그러면 전고체 배터리는 왜 에너지 밀도가 높을까요? 고체 배터리는 폭발 위험성이 없기 때문에 전기 저장에
필요한 활물질을 더 채워 나올 수 있다고 합니다.

그리고 기존에 액체상태 전해지는 온도변화에 따라서 배터리 팽창과 외부 공격에 의해 폭발하는 사고가 발생할 수 있지만 고체 전해질은 온도 변화에 따른 증발이나 외부 충격에 따른 누수가 없기 때문에 압력이 있는 외부 조건에서도 정상적으로 작동이 가능하다고 합니다. 그러기 때문에 이 전고체 배터리를 활용해 배터리팩을 만들게 되면 공간 활용도가 높아지는 것입니다. 전해질이 고체인 채로 이동되기 때문에 양극과 음극이 접촉할 가능성이 없는 만큼 폭발의 위험성이 줄어들어 기존의 배터리 들어 있던 냉각 BMS(Battery Management System) 관련 부품들이 대폭 축소될 수 있다고 합니다.

현재 배터리는 세계 여러나라 여러 기업들이 기술개발 중이라고 합니다. 우리가 4차 산업혁명의 핵심 키워드인 전기자동차와 자율주행에 투자하려면 전기자동차와 자율주행 핵심인 배터리에 대해서는 조금이나마 알아야 합니다. 배터리에 대해서 공부가 좀 되셨나요 우리가 테슬라에 마음 편안하게 투자하려면 전기자동차의 가장 중요한 배터리에 대해서 공부를 해야 합니다. 이 배터리 기술 이해하고 기술 개발 중인 기업도 찾아보면서 투자 아이디어를 발굴해 볼 수도 있고 앞으로 4차 산업혁명에 유명한 전기자동차나 배터리 기술을 주도하는 기업들은 또 어디인지도 한번 생각해 볼 수 있겠습니다.