안녕하세요. 공대생P입니다. LG에너지솔루션에 이어서 국내 배터리 2위 대기업인 삼성SDI는 LG엔솔과는 달리 각형배터리 전문업체입니다. 2023 인터배터리에서 삼성이 보여주는 배터리 제품군과 우수한 기술력에 대해 말씀드리겠습니다.
삼성SDI 전시 부스는 LG에너지솔루션 바로 옆에 위치하고 있었습니다. 역시나 대기업답게 규모가 매우 컸었는데요. 전시회장에 들어가면 소형전지-ESS전지-EV(전기차)용 전지-전고체전지 순서로 전시가 되어있습니다.
1. 소형전지
입구에 들어서면 바로 보이는 삼성SDI의 배터리가 탑재된 제품입니다. 왼쪽 사진은 주로 골프장에 사용되는 소형 전기자동차로 보이고, 오른쪽은 독일 DEWALT사의 잔디 깎기 기기입니다. 배터리 타입도 살펴보고 싶었으나 분해해서 보지는 못하였습니다.
2. 중대형전지 (EV)
그 다음으로는 전기차 시리즈인 BMW i7입니다. 사진을 잘못 찍어 전기차 뒷부분에 절묘하게 SK ON 로고가 붙어있지만, SDI의 전지가 사용된 전기차입니다. BMW는 삼성SDI의 주 고객으로 잘 알려져 있습니다. 배터리 타입은 각형배터리이며 배터리의 가장 단위인 셀과 차량에 대한 스펙이 기재되어 있었습니다.
Cell Capacity : 70Ah
Cell Energy : 260Wh
Cell Model : BEV4 Flat
Safety : L4
Operating temperature : -40~60°C
배터리의 가장 단위인 셀은 70Ah 급이고 평균 전압을 곱한 값인 셀 에너지는 260Wh라고 합니다. Cell model 및 Safety에 대한 정보는 잘 모르겠으나, 주목할만한 점은 전기차의 문제로 지적되는 저온 구동은 -40°C나 된다는 것은 꽤 의미있는 수치로 보입니다. 다음은 BMW i7에 대한 스펙을 보여주는데요.
셀->팩->모듈까지 계산된 용량은 106kWh, 주행거리 625km, 제로백 4.7s, 충전시간 : 34 min (SOC:80%)라고 합니다. 주행거리는 온도에 따라 달라질 수 있겠으나, 기존의 내연기관대비 상당한 출력 수치를 보여주고 있습니다. 또한 약 30분 만에 전체 배터리 용량의 80%가 충전되는 것도 기존 전기차 문제들을 상당 부분 개선했다고 보여집니다.
3. 우수한 기술력
- 각형 Stacking
각형배터리 Stacking 기술을 업계 최초로 적용하였다고 합니다. 기존의 배터리를 제조하는 공정은 배터리 셀을 돌돌 말아 Jelly roll을 제조하는 'Winding' 공법을 주로 사용하였습니다. 하지만 이 Winding 공법을 사용하면 빈 공간이 발생하기 때문에 공간효율이 떨어져 전기차 내부에 많은 배터리를 탑재하지 못하는 단점이 있습니다.
이에 따라 제시된 공법이 Stacking 공법입니다. Stacking 공법은 지그재그형태로 전극과 분리막을 적층 하기 때문에 공간을 최대한 효율적으로 사용하는 장점이 있습니다. 따라서 전기차 내부에 더 많은 배터리를 탑재하여 에너지 밀도를 높일 수 있습니다. 이를 통해 각형배터리 기술의 일인자임을 다시 한번 증명하고 있습니다.
- 열 안정성 기술(Safety)
그다음으로 인상 깊었던 것은 각형배터리의 열을 방출하여 안정성을 향상하는 기술입니다. 배터리의 주된 문제는 발화가능성입니다. 배터리가 충방전을 하거나 불량이 생기면 발열반응이 일어나고, 가스발생으로 인해 부피가 팽창하여 폭발 및 발화의 위험성이 있습니다.
하지만 삼성SDI의 각형배터리를 사용하면 가스 및 열이 발생할 경우 자동적으로 셀의 가스를 방출시키고 인접한 insulator에 따라붙어있는 다른 셀에 피해가 가지 않게 방지하는 역할을 한다고 합니다. 또한 바닥에는 Cooling plate가 있어 열을 발산시켜 안정성을 한층 더 향상하는 기술이라 볼 수 있습니다.
-다양한 제품군
글로벌 배터리 업체답게 여러 제품군과 여러 타입의 배터리를 양산하는 능력을 갖고 있는 것을 보여주었습니다. 원통형 배터리에서 각형배터리까지 양산이 가능하고, 여러 고객의 니즈를 만족시키기 위해 다양한 크기를 갖는 각형배터리 셀의 제품을 보여주고 있습니다. 또한 미래먹거리로 개발 중인 전고체전지의 우수한 기술력을 갖고 있는 것으로도 잘 알려져 있습니다.
전고체배터리의 원리 및 장단점
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