테슬라가 솔리드를 내놓을 것인가?

Tesla는 현재 고체 배터리 대신 자체 리튬 이온 4680 배터리 셀을 개발하기로 선택하고 있는데, 과연 바뀔까요?

지난 몇 년 동안 우리는 저명한 자동차 회사들이 오픈 지갑을 통해 전고체 배터리 기술 연구를 수용하는 것을 보았습니다. 그들의 목표는 무엇입니까? 대부분의 EV 관련 문제의 원인이 되는 현재의 리튬 이온 배터리에서 벗어나는 것입니다. 그러나 10년이 넘은 지금도 전고체 배터리는 아직 상용화되지 못하고 있다. 그럼 왜 그렇게 오래 걸리나요? 글쎄, 현재로서는 전고체 배터리는 엄청난 생산 비용과 여전히 제조를 방해하는 재료 부족으로 인해 대규모로 생산할 수 없습니다.

반면에 수십 개의 회사가 수천 명의 전문가와 수십억 달러를 활용하여 문제를 해결하기 위해 애쓰고 있기 때문에 이러한 문제는 일시적일 뿐일 수 있다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 그러나 업계에서 여전히 믿지 않는 구성원이 있다면 그것은 바로 Tesla입니다. 대신 미국 회사는 자신만의 길을 가고 4680 배터리 셀이라는 새로운 형식으로 미래의 표준을 무시하기로 결정했습니다. 엘론 머스크에게 있어 아직 초기 단계인 신기술은 대안일 뿐만 아니라 SSB에 대한 사형 선고입니다. 따라서 이 조용한 소모전 속에서 우리는 잠시 궁금해집니다. 모든 사람이 전고체 배터리에 그렇게 투자하는 이유는 무엇일까요? 그리고 Tesla가 새로운 교리를 지지하기 위해 리튬 이온 교리를 버리려면 무엇이 필요할까요?

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전고체 배터리(Solid State Battery)라는 이름은 엄격하게 고체 부품으로 만들어졌다는 점에서 붙여진 이름입니다. 양극(음극)과 음극(양극)은 금속으로 만들어지며, 그 사이에 고체 전해질이 위치하여 이온이 자유롭게 흐를 수 있습니다. 표준 리튬 이온 배터리의 경우 전해질은 액체이며 대부분의 문제의 핵심입니다. 오늘날 EV는 겨울철에 특히 취약한 것으로 널리 알려져 있습니다. 주행 거리, 배터리 상태 및 전반적인 성능은 추운 날씨에 크게 영향을 받아 이온 이동이 느려지고 전압이 낮아지기 때문입니다. 반면, SSB의 고체 구성 요소는 액체처럼 얼지 않기 때문에 저온에서 특히 탄력적입니다. 마찬가지로 리튬 이온 배터리의 액체 전해질은 가연성이 높기 때문에 고온도 심각한 문제가 될 수 있습니다. 그리고 EV의 경우 연소 위험이 널리 과장되어 있지만 여전히 유효한 안전 문제입니다. 이러한 우려는 전해질이 고체일 때 크게 완화됩니다.

요즘 전기 자동차를 소유할 때 고려해야 할 또 다른 주의 사항은 그에 따른 주행 거리에 대한 불안감입니다. 다행스럽게도 현재의 고속 충전 기술은 이 문제를 어느 정도 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그러나 이러한 이점을 모든 사람이 동등하게 누리지는 못합니다. 많은 소비자는 밤새 몇 시간 동안 충전한 후에도 장거리 여행 중에 배터리가 방전될까 봐 여전히 두려움에 떨고 있습니다. 따라서 전고체 배터리는 더 높은 에너지 밀도(더 넓은 범위를 의미)를 허용하고 보충 과정에서 발생하는 열에 더 잘 견디기 때문에 더 빠른 충전을 허용하므로 주류 수준에서 이 문제를 해결할 수 있습니다. 가장 중요한 점은 올바르게 수행하면 액체가 새는 것을 막기 위한 구조적 제한을 받지 않기 때문에 품질이 저하될 가능성이 적고 가단성이 더 높다는 것입니다.

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2012년에 Toyota는 SSB 분야에서 실험적 연구를 수행한 최초의 자동차 회사가 되었습니다. 현재 일본 제조업체는 전고체 배터리를 개발하기 위해 지구상에서 네 번째로 큰 배터리 제조업체인 Panasonic과 협력하고 있습니다. 유명 자동차 회사는 2025년까지 최초의 SSB 구동 차량을 출시할 예정입니다. 반전은 무엇일까요? 도요타는 결국 이 기술을 전기 자동차에 통합하기 전에 여전히 비용이 낮아지기를 기다리고 있기 때문에 하이브리드가 될 것입니다. 업계에서 가장 유명한 SSB 개발자 중 하나는 $2,000,000,000 이상의 자본 투자를 보유한 미국 회사인 QuantumScape입니다. 캘리포니아에 본사를 둔 이 제조업체는 2012년부터 폭스바겐(Volkswagen) 및 포르쉐(Porsche)와 파트너십을 맺고 있으며, 포르쉐는 911의 잠재적인 전기 버전에 고체 배터리를 사용할 계획이라고 합니다. 이러한 협력은 VW 그룹이 (포르쉐도 포함)은 2010년 말까지 순수 EV 70종과 하이브리드 60종을 출시하겠다고 약속했습니다.