테슬라(Tesla)의 $100/kWh급 리튬이온전지(Li-ion Battery) 자체 대량 생산과 Maxwell Technologies (Dry Electrode 기술) 인수
자동차 배터리 시장은 아주 큰 시장이다. 그래서인지 지금까지는 자동차 메이커들이 배터리를 사서 쓰지만 자신이 자체적으로 생산하고 싶어 하는 경우가 많다. 배터리를 사서 쓰면 마진이 별로 남지 않기 때문이다.
테슬라는 원래 파나소닉 (Panasonic)과 배터리를 만들어왔다. 이를 위해 네바다(Nevada)에 기가 팩토리(Gigafactory)를 함께 지었다. 소재는 BASF Toda에서 사서 쓰는 것으로 알고 있다. 그리고 이제 어느정도 기술적 노하우가 쌓였는지 직접 만들고자 하는 것이다.
배터리 생산 기술이 오랬동안 상용화와 대량 생산이 되어왔고, 그 과정이 크게 비밀도 아니어서 사실 돈과 의지가 있으면 Gigafactory같은 배터리 생산 라인은 누구나 만들 수 있다. 물론 노하우가 필요하겠지만 기술 제휴와 투자가 함께 이루어지기 때문에 가능하다. 예를 들어 우후죽순 생기고 있는 유럽의 Gigafactory들이 그런 것들이다.
테슬라에 주목하고자 하는 것은 그들이 $100/kWh급으로 만들겠다고 하는 것이고, 그리고 250 Wh/kg 이상을 이야기 하고 있다는 것이다. 역시 이들은 항상 뭔가 매력적인 숫자들과 이야기를 만드는 것을 좋아하는 듯 싶다. 이들이 이야기하는 이런 무리한 숫자들이 하청 업체들을 압박하고, 파트너들을 압박하고, 경쟁사를 압박하고, 산업 전반을 압박한다. 이런 무리한 성능의 배터리를 요구하고 그 가격을 심하게 후려치는 일을 자주 일삼아 지금 배터리 메이커 중에 제대로 큰 수익을 얻는 회사들이 거의 없다. 거의 순이익이 0에서 약간 플러스 약간 마이너스를 왔다갔다 하는 것 같다. 뭔가 이상함을 느낀다. 분석이 필요하다.
다시 본론으로 들어가 아래 그림을 보자.
보면 지금 >300 Wh/kg이라고 되어 있고, 2021년 쯤 385 Wh/kg, 2027년 쯤 500 Wh/kg이라고 되어 있는데, 희망사항인거 같다. 자신들만의 독특한 측정방법이 있는게 아니라 기존의 보통의 측정방법으로 따른다는 가정으로 개인적인 소견으로 야심차다고 보기가 어려울 만큼 무리인 숫자들이다. (보통 벤처회사나 과대 광고를 하는 회사나 연구 그룹들의 경우에 자신만의 독특한 측정 방법, 계산 방법을 개발해서 비정상적으로 높은 숫자를 제시하는 경우도 적지 않다.)
현재 Ni-rich 양극과 Graphite 음극으로 나오는 거의 최대치가 Cell 레벨에서 250 Wh/kg이다. 300 Wh/kg 자체가 이미 기존의 시스템이 아니라는 이야기다. 아마 양극에서는 별다른 대책이 없으므로 Ni-rich 양극을 썼을 테고, 음극을 실리콘(Si)를 좀 섞었을 가능성이 있다. 이것이 아니라면 Maxwell Technologies가 자랑하는 Dry Electrode라는 기술인데, 이 기술은 특별히 다른 전극을 만든 것이 아니다. 결과물만 보면 기본의 전극과 같은 비슷한 전극을 생산한다. 즉, 전고체 전지 (All Solid State Battery)가 아닌지 혹은 전고체 전지로 착각 하시는 분들이 계신다. 아니다. 기존의 액체 상태의 슬러리를 만들어 코팅하는 Wet Electrode를 액체 상태의 슬러리가 아닌 액체가 아닌 마른 전극 상태로 제조하여 집전체에 부착한 형태이다. 그리고 액체 전해액을 사용하는 것으로 알고 있다. 이 기술의 장점은 높은 질량 로딩에서 성능 향상을 가져온다. 그러므로 Cell 또는 Pack 레벨에서 기존의 전극 제조 기술보다는 장점을 가져올 수도 있다. 하지만 그렇게 많이 달라지지 않을 것으로 본다. 왜냐하면 기존 Wet Electrode도 눈부시게 잘만드는 기술을 가진 그룹은 기존의 정형화된 프로세스로도 Dry Electrode와 근본적으로 같은 결과를 만들 수 있기 때문이다. Wet Electrode도 높은 질량 로딩의 전극을 만드는게 가능하다.
어찌되었건 그런 기술이 없는 테슬라가 Dry Electrode 기술을 가진 Maxwell Technologies를 인수하여 대량 생산으로 높은 질량 로딩의 전극을 바탕으로 높은 에너지의 배터리를 저가에 생산한다는 전략이다. 아마 기존의 Panasonic과 만든 Gigafactory의 라인과는 다른 생산 라인이 필요할 것으로 보이고, 테슬라가 높은 에너지의 전지를 만드는데 도움이 될 것으로 보인다. 하지만 기존의 배터리 강자(LG Chem, Panasonic, etc.)들과 비교 했을 때, 얼마나 앞서갈 수 있을지는 모르겠다. 그 이유는 기존의 배터리 회사들은 Dry Electrode가 아니더라도 Wet Electrode 기술이 좋고 충분히 최적화가 많이 되어 있는 상태다. 그리고 신기술을 통한 에너지 향상이 아닌, 단지 높은 질량 로딩을 통해 에너지를 끌어올린게 그렇게 큰 차이를 만들것 같지는 않다.
테슬라는 원래 파나소닉 (Panasonic)과 배터리를 만들어왔다. 이를 위해 네바다(Nevada)에 기가 팩토리(Gigafactory)를 함께 지었다. 소재는 BASF Toda에서 사서 쓰는 것으로 알고 있다. 그리고 이제 어느정도 기술적 노하우가 쌓였는지 직접 만들고자 하는 것이다.
배터리 생산 기술이 오랬동안 상용화와 대량 생산이 되어왔고, 그 과정이 크게 비밀도 아니어서 사실 돈과 의지가 있으면 Gigafactory같은 배터리 생산 라인은 누구나 만들 수 있다. 물론 노하우가 필요하겠지만 기술 제휴와 투자가 함께 이루어지기 때문에 가능하다. 예를 들어 우후죽순 생기고 있는 유럽의 Gigafactory들이 그런 것들이다.
테슬라에 주목하고자 하는 것은 그들이 $100/kWh급으로 만들겠다고 하는 것이고, 그리고 250 Wh/kg 이상을 이야기 하고 있다는 것이다. 역시 이들은 항상 뭔가 매력적인 숫자들과 이야기를 만드는 것을 좋아하는 듯 싶다. 이들이 이야기하는 이런 무리한 숫자들이 하청 업체들을 압박하고, 파트너들을 압박하고, 경쟁사를 압박하고, 산업 전반을 압박한다. 이런 무리한 성능의 배터리를 요구하고 그 가격을 심하게 후려치는 일을 자주 일삼아 지금 배터리 메이커 중에 제대로 큰 수익을 얻는 회사들이 거의 없다. 거의 순이익이 0에서 약간 플러스 약간 마이너스를 왔다갔다 하는 것 같다. 뭔가 이상함을 느낀다. 분석이 필요하다.
다시 본론으로 들어가 아래 그림을 보자.
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| https://electrek.co/2020/02/26/tesla-secret-roadrunner-project-battery-production-massive-scale/ |
현재 Ni-rich 양극과 Graphite 음극으로 나오는 거의 최대치가 Cell 레벨에서 250 Wh/kg이다. 300 Wh/kg 자체가 이미 기존의 시스템이 아니라는 이야기다. 아마 양극에서는 별다른 대책이 없으므로 Ni-rich 양극을 썼을 테고, 음극을 실리콘(Si)를 좀 섞었을 가능성이 있다. 이것이 아니라면 Maxwell Technologies가 자랑하는 Dry Electrode라는 기술인데, 이 기술은 특별히 다른 전극을 만든 것이 아니다. 결과물만 보면 기본의 전극과 같은 비슷한 전극을 생산한다. 즉, 전고체 전지 (All Solid State Battery)가 아닌지 혹은 전고체 전지로 착각 하시는 분들이 계신다. 아니다. 기존의 액체 상태의 슬러리를 만들어 코팅하는 Wet Electrode를 액체 상태의 슬러리가 아닌 액체가 아닌 마른 전극 상태로 제조하여 집전체에 부착한 형태이다. 그리고 액체 전해액을 사용하는 것으로 알고 있다. 이 기술의 장점은 높은 질량 로딩에서 성능 향상을 가져온다. 그러므로 Cell 또는 Pack 레벨에서 기존의 전극 제조 기술보다는 장점을 가져올 수도 있다. 하지만 그렇게 많이 달라지지 않을 것으로 본다. 왜냐하면 기존 Wet Electrode도 눈부시게 잘만드는 기술을 가진 그룹은 기존의 정형화된 프로세스로도 Dry Electrode와 근본적으로 같은 결과를 만들 수 있기 때문이다. Wet Electrode도 높은 질량 로딩의 전극을 만드는게 가능하다.
어찌되었건 그런 기술이 없는 테슬라가 Dry Electrode 기술을 가진 Maxwell Technologies를 인수하여 대량 생산으로 높은 질량 로딩의 전극을 바탕으로 높은 에너지의 배터리를 저가에 생산한다는 전략이다. 아마 기존의 Panasonic과 만든 Gigafactory의 라인과는 다른 생산 라인이 필요할 것으로 보이고, 테슬라가 높은 에너지의 전지를 만드는데 도움이 될 것으로 보인다. 하지만 기존의 배터리 강자(LG Chem, Panasonic, etc.)들과 비교 했을 때, 얼마나 앞서갈 수 있을지는 모르겠다. 그 이유는 기존의 배터리 회사들은 Dry Electrode가 아니더라도 Wet Electrode 기술이 좋고 충분히 최적화가 많이 되어 있는 상태다. 그리고 신기술을 통한 에너지 향상이 아닌, 단지 높은 질량 로딩을 통해 에너지를 끌어올린게 그렇게 큰 차이를 만들것 같지는 않다.
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