[단독] 테슬라, 4680 배터리 '실리콘 음극재' 적용 추진 [소부장박대리]

- 차세대 원통형 배터리 생산 가시화

[디지털데일리 김도현 기자] 테슬라의 차세대 원통형 배터리 윤곽이 드러나고 있다. 주요 배터리 협력사들이 소재 결정 단계에 접어든 상태다.

4일 업계에 따르면 4680(지름 46mm 높이 80mm) 원통형 배터리를 개발 중인 2곳이 해당 제품에 실리콘 음극재 도입을 검토하고 있다.

4680 원통형 배터리는 테슬라가 설정한 최신 규격이다. 앞서 테슬라는 4680 제품 장착 시 2170(지름 21mm 높이 70mm) 대비 ▲용량 5배 ▲출력 6배 ▲주행거리 16% 향상 효과가 기대된다고 밝혔다. 올해 말이면 4680 원통형 배터리를 탑재한 테슬라 전기차가 출시될 것으로 관측된다.

해당 배터리 제조사들이 염두에 둔 실리콘 음극재는 흑연계 대비 배터리 용량과 급속 충전에 유리한 것으로 평가받는다. 흑연은 탄소 원자 6개당 리튬이온 1개가 저장되나 실리콘은 원자 4개당 리튬이온 15개를 저장할 수 있다. 다만 실리콘계는 내구성과 팽창 이슈가 있다. 업계에서는 흑연 음극재에 실리콘 함량을 높여가는 식으로 보완 중이다.

실리콘 음극재는 실리콘 산화물(SiO), 실리콘 탄소 복합체(Si-C) 등으로 나뉜다. 대주전자재료의 경우 수 나노미터(nm) 크기 실리콘과 산소, 탄소로 이뤄진 분말인 SiO 기반 제품을 생산 중이다. 이미 포르쉐, 아우디 등 전기차에 적용된 바 있다.

기존에는 파우치 배터리에 실리콘 음극재가 투입됐다. 원통형 배터리에는 테슬라 협력사 중 1곳이 2170 제품에 중국 BTR 실리콘 음극재를 일부 활용한 바 있다. 4680 원통형 배터리에서 실리콘 팽창 등을 어떻게 컨트롤 할지가 관건이다.

배터리 업계 관계자는 “원통형 배터리에서 실리콘 음극재를 쓰기 쉽지 않을 수 있으나 현실화한다면 4680 효과를 극대화할 수 있을 것”이라고 설명했다.

현재 배터리 2사는 대주전자재료에 샘플 및 생산라인 실사를 요청한 것으로 전해진다. 가격 책정 관련 이야기도 오갔다는 후문이다. 실리콘 함량 등은 세부 사항은 미정이다. 상용화된 제품은 5% 수준으로 대주전자재료는 연내 8%까지 높일 계획이다.

한편 테슬라는 미국 텍사스 오스틴 공장에 자체 4680 원통형 배터리 공장을 설립하고 있다. 광물부터 전기차까지 수직계열화하는 방향으로 추진 중이다. 이에 따라 배터리 소재 및 장비업체와 테슬라가 직거래하는 사례가 대폭 늘어날 전망이다.

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