파우치형 배터리

파우치형 배터리

파우치형은 배터리 소재를 필름으로 패키징 한 형태이다. 소재를 쌓은 후 패키징해 각형보다 에너지 밀도가 높으며, 전기차 업체가 요구하는 다양한 모양으로 제작할 수 있다. 그러나 고객 맞춤 생산으로 인해 각형 배터리보다 원가가 높다. 파우치형 배터리는 LG화학, SK이노베이션 등이 제조하고 있으며 현대기아차, GM, 포드, 르노, 볼보, 닛산 등의 전기차에 탑재된다.

파우치형은 3가지 유형 배터리 중 가장 진보된 형태의 배터리로 꼽힌다. 주머니 모양으로 수십 개의 배터리 셀을 쌓아 올린 형태다. 공간을 효율적으로 활용할 수 있고 대용량을 탑재할 수 있다. 대신 상대적으로 안전성이 떨어진다는 단점이 있다. 현대차 GM 등 글로벌 완성차 업체들이 최근 신형 전기차에 파우치형을 적극 채택하면서 파우치형이 대세로 떠올랐지만 테슬라가 원통형, 2021년 3월 폭스바겐이 각형을 주력으로 삼겠다고 선언하면서 구도가 다시 흔들리고 있다.

"꿈의 배터리로 불리는 전고체(全固體) 배터리가 상용화되면 업계 판도가 다시 한 번 뒤집힐 것이며 그전까지 각형, 파우치형, 원통형을 둘러싼 배터리 표준 논쟁이 계속될 것으로 예상된다.

개요

파우치형 배터리는 파우치 필름에 양극재, 음극재, 분리막, 전해질 등으로 구성된 배터리 셀이 적용된 제품을 말한다. 파우치형은 얇은 알루미늄 호일에 배터리 구성물들이 싸여 있는 형태이다. 금속으로 외관이 둘러싸인 각형, 원통형과 달리 연성이 있는 파우치로 만들어져 얇고 넓은 배터리를 만들 수 있다. 때문에 상대적으로 무게가 가볍고 가공이 쉽다. 다양한 모양 구현이 가능해 전 세계 자동차 OEM들의 다양한 요구에 맞출 수 있다. 다만 각형과 원통형에 비해 생산 비용이 상대적으로 높다는 점은 단점이다.

2020년 전 세계 전기차(순수전기차, 플러그인하이브리드차) 판매량 20위에 포함된 모델 가운데 14종이 파우치형 배터리를 썼다. 톱10으로 압축해 살펴봐도 2위를 기록한 테슬라 모델3를 뺀 나머지 전기차가 모두 파우치형 배터리다. 파우치형 배터리는 배터리 팩 설계 유연성이 높아 기존 내연기관차 플랫폼을 사용한 전기차에 유리하다. 2025년 글로벌 배터리 시장에서 파우치형 제품이 45%의 점유율을 차지할 것이라는 전망이 나왔다. EV볼륨스에 따르면 2025년 전기차(EV)용 배터리 시장은 1000기가와트시(GWh)를 기록할 것으로 보인다. 이 가운데 파우치형 배터리는 450GWh를 차지할 것으로 예상됐다. 시장 절반 가까이를 차지하는 셈이다. 테슬라 전기차에 쓰이는 원통형 배터리와 함께 시장을 양분할 가능성이 크다.

특징

파우치형 배터리의 장점은 에너지 밀도가 높아 주행거리가 길다는 것이다. 파우치형 배터리는 젤리롤을 사용하지 않는다. 양극, 음극, 분리막 등 배터리 소재를 층층이 쌓아 내부를 채운다. 이후 양·음극 전극을 파우치에 얹어 접착시키고 파우치 안에 전해액을 주입하는 식으로 만든다. 파우치형 배터리는 소재를 쌓아 올리는 형태로 공간을 빈틈없이 꽉 채울 수 있다.

배터리 모양을 자유롭게 만들 수 있는 점도 파우치형 배터리가 가진 경쟁력이다. 파우치형 배터리는 각형 배터리와 달리 외관이 단단하지 않다. 쌓아 올린 소재를 필름 소재의 주머니(파우치)가 감싼 형태여서 겉면이 단단하지 않다. 파우치형 배터리는 다양한 크기로 만들 수 있고, 접기도 쉬워 L형 등으로도 만들 수 있다. 전 세계 완성차 업체의 다양한 요구에 맞는 배터리를 만들기에 용이하다. 대체로 얇고 넓어 상대적으로 무게도 가볍다.

파우치형 배터리의 단점은 이런 내부 구조로 인해 대량 생산 때 각형 배터리에 비해 불리하다는 것이다. 우선 소재를 쌓아 올리는 공정이 둘둘 마는 것에 비해 돈이 많이 든다. 전해액을 주입한 뒤 마감하는 과정에서 소량의 가스가 나와 가스 제거 공정이 추가로 필요하다.

3가지 유형 배터리 비교

각형, 파우치형, 원통형 배터리 비교(출처:매일경제)

 

참고자료

• 〈전기차 배터리 표준〉, 《한경 경제용어사전》
• 〈전기차 배터리 종류〉, 《시사상식사전》
• 이종화 기자, 〈각형 파우치형 원통형…배터리 모양 전쟁 불붙었다〉, 《매일경제》, 2021-03-26
• 이수환 기자, 〈2025년 전기차 배터리 절반은 파우치형〉, 《디일렉》, 2021-03-09

같이 보기

• 원통형
• 각형
• 배터리

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