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테슬라의 “새로운 배터리 셀” 특허, 적용 시 장점은?

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BMW의 기존 전기차 배터리 셀 제조 과정 영상 (Car & Performance TV 유투브)

테슬라의 새로운 배터리 셀 특허를 받다

테슬라가 “전극 탭이 없는 새로운 배터리 셀 (Cell with a Tabless Electrode)”의 특허를 받은 것에 대해 테슬라의 최고 책임자인 일론 머스크는 “굉장히 중요하다”며 트윗을 통해 소식을 전했다. 테슬라가 기존 배터리 제조 방식과는 다른 새로운 방식의 배터리 셀 제조방식을 개발했다고 하는데, 먼저 모터팩트 독자들에게 기존 배터리 제조 방식에 대한 이해를 돕기 위해 BMW의 전기차 배터리 제조 방식을 위 영상에 담았다.

새로운 배터리 셀
기존의 배터리 셀 구조 (사진출처: Howstuffworks)
새로운 배터리 셀
전극탭이 없는 테슬라의 새로운 배터리 셀 구조 (사진출처: Scribd.com)

기존 배터리 셀의 한계점을 극복한 테슬라의 새로운 배터리 셀, 장점은?

5월 7일 발행된 새로운 특허 신청서류에는 기존 배터리 셀의 한계점과 새로운 방식의 배터리 셀 제조방식에 대한 테슬라의 설명에서 “현 배터리 셀은 음극, 양극, 분리막이 모두 원통형 겔(Gel)로 돌돌 말려있고 그 위에 양극 단자에 연결된 양극 탭과 음극 단자에 연결된 음극 탭이 있는 디자인이다. 전류의 방향은 필수적으로 배터리 셀의 외부의 탭들과 연결된 각 극의 단자로 지나야만 한다. 하지만 이러한 (탭이 있는) 배터리 셀의 경우 거리가 전류가 양극, 음극 사이를 흐르는 거리가 증가함에 따라 저항이 높아지게 된다. 게다가 탭은 추가적인 부품이기 때문에 비용 또한 증가하며 현 생산방식에 해결과제로 남게 된다”는 내용이 담겨있다.  

새로운 방식의 전극 탭이 없는 배터리 셀은 전류의 흐름에 대한 내부 저항을 줄일 수도 있는데, 내부 저항이 줄게 되면 내부 발열 또한 줄어들 가능성이 높다. 한 마디로 새로운 방식의 배터리를 사용한 전기차의 가속 또는 급속 충전 시 내부 발열이 줄어든다는 중요한 의미이다. 또한 기존의 방식과는 달리 포일의 두께도 줄어들어 상대적으로 여유 공간이 늘어나 배터리 용량 또한 늘릴 수 있게 된다. 

새로운 배터리 셀
테슬라 배터리 셀 제조 장면 (사진출처: Electrek)

테슬라 배터리 셀 개발 뿐만 아니라 배터리 팩으로의 전환 가능성도

최근 테슬라가 새로운 1백만 마일 (160만 km)를 지속할 수 있는 새로운 배터리를 포함한 배터리 셀에 관한 많은 지적 재산권을 신청한 가운데, 배터리 1kWh 전력 당 $100 (약 12만원)이하를 생산단가 목표로 설정해 배터리 셀 자체 생산 비밀 프로젝트인 “로드러너 (Roadrunner)”도 진행 중에 있다.

일렉트렉 미디어는 일론 머스크가 “굉장히 중요하다”는 의미가 테슬라가 모듈이 없는 배터리 팩으로의 전환 가능성에 무게를 두며 이러한 전환은 기존 배터리 셀의 몇몇 가지 변경이 필요할 것으로 예상된다고 전했다. 5월 세 번째 주로 예상되는 테슬라 배터리 데이 (Tesla’s battery day)에 더욱 자세한 내용이 나올 것으로 기대된다.

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