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전기자동차, 스마트폰, 전동공구 등 다양한 디바이스에 에너지를 공급하는 가장 중요한 것은 바로 배터리!!
배터리는 각형, 폴리머, 원통형의 세 가지 종류로 나눌 수 있는데요.
이번 시간에는 그 중 원통형 배터리에 대해서 함께 공부해봅시다!!
#삼성SDI #배터리 #원통형배터리
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`계륵`이던 원통형 배터리, 화려한 부활 – 매일경제
원통형 배터리는 표준화된 규격과 낮은 제조원가 덕분에 휴대폰, 전동공구 등에 주로 쓰인다. 다만 용량이 상대적으로 작은 데다 다양한 디자인 설계가 …
Source: www.mk.co.kr
Date Published: 6/11/2022
View: 7907
한물갔다고 여겨진 원통형 배터리의 부활 – 디일렉
원통형 배터리를 전기차에 탑재하는 기업이 늘어날 전망이다. 원통형 배터리는 재충전이 가능한 가장 기본적인 형태의 리튬이온 배터리다.
Source: www.thelec.kr
Date Published: 4/7/2021
View: 6924
원통형 배터리 – 해시넷 위키
원통형 배터리는 배터리 소재를 원통으로 패키징하는 형태로 가장 전통적인 방식의 배터리이다. 전기차에는 주로 지름 18mm, 길이 65mm의 18650 규격 …
Source: wiki.hash.kr
Date Published: 8/20/2021
View: 3075
‘원통형 배터리’ 가치의 재발견…“안전‧편의성과 투자‧생산비 절감”
원통형 배터리는 각형이나 파우치형에 비해 개당 출력량은 줄어든다. 하지만 다수의 배터리를 결합해 모듈에 해당하는 배터리팩을 만든다고 할 때, 동일한 …
Source: www.g-enews.com
Date Published: 8/26/2022
View: 6719
원통형 배터리 부활…’LG엔솔·삼성SDI 납품’ 이 기업들도 뜬다
원통형 배터리를 생산하는 LG에너지솔루션·삼성SDI뿐 아니라 원통형에 특화된 소재 업체의 동반약진도 점쳐진다. 5일 관련업계에 따르면 원통형은 가장 …
Source: news.mt.co.kr
Date Published: 4/5/2022
View: 5969
중심은 원통형 배터리…2차전지 新전쟁 개막 – 데일리임팩트
LG엔솔도 발빠른 테슬라 원통형 배터리 개발 협력. 지난 21일 말레이시아 스름반에서 열린 삼성SDI 말레이시아 배터리 2공장 기공식에서 최윤호 삼성SDI …
Source: www.dailyimpact.co.kr
Date Published: 2/5/2022
View: 5057
LG엔솔, 원통형 배터리서 삼성SDI 제쳤다 – 전자신문
23일 중국의 EVTank, 이웨이경제연구원, 전지산업연구원이 공동 발표한 ‘중국 원통형 리튬이온배터리 산업 발전 백서(2022)’에 따르면 지난해 글로벌 …
Source: www.etnews.com
Date Published: 7/30/2022
View: 200
테슬라발 원통형 전지 경쟁 ‘점입가경’…LG·삼성·CATL·노스볼트 …
파우치·각형 쓰던 완성차업체도 원통형 관심[디지털데일리 김도현 기자] 전기차 시장에서 원통형 배터리 입지가 넓어지고 있다.
Source: m.ddaily.co.kr
Date Published: 4/7/2021
View: 4553
[서막 오른 4680 배터리 전쟁]각형·파우치형 vs 차세대 원통형
원통형 배터리가 다시금 주목받는 이유는 오랜 기간 제조기술을 쌓아와 표준화된 규격 덕에 단가가 낮고 양산이 손 쉽다는 데 있다.
Source: www.asiae.co.kr
Date Published: 7/17/2022
View: 7045
주제와 관련된 이미지 원통형 배터리
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주제에 대한 기사 평가 원통형 배터리
- Author: 삼성SDI
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- Date Published: 2019. 2. 7.
- Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=apS96-3nMy4
‘계륵’이던 원통형 배터리, 화려한 부활
공간 효율성이 떨어지고 수명도 상대적으로 짧아 파우치형과 각형에 밀렸던 원통형 배터리가 부활하고 있다. 이르면 내년 하반기께 기존 원통형 배터리의 ‘한계’를 뛰어넘는 중대형 배터리가 출시되면 전 세계 완성차·배터리업계 판도를 흔들 전망이다.20일 업계에 따르면 LG에너지솔루션은 한국과 미국, 중국에서 원통형 배터리 신증설을 동시에 추진하고 있다. ‘마더팩토리’ 격인 충북 오창 공장에 7300억원을 투자해 13기가와트시(GWh) 규모의 원통형 배터리 생산능력을 확보하고, 내년 하반기부터 차세대 원통형인 ‘4680 배터리’를 생산한다.미국 애리조나주에는 2024년 하반기 양산을 목표로 1조7000억원을 투자해 15GWh 규모의 원통형 배터리 공장을 신설한다. 중국 난징 공장에도 1조2000억원을 추가 투입해 2025년까지 60GWh 이상의 원통형 배터리 생산능력을 갖출 것으로 알려졌다.삼성SDI도 천안과 말레이시아에서 원통형 배터리 생산라인을 증설하고 있다. 이를 통해 원통형 배터리 생산능력을 20% 이상 늘리는 동시에 중장기적인 수요 대응을 위해 말레이시아에 2공장 신설을 추진하고 있다. 지름 46㎜ 규격의 중대형 원통형 배터리 개발에도 뛰어들었다.원통형 배터리는 표준화된 규격과 낮은 제조원가 덕분에 휴대폰, 전동공구 등에 주로 쓰인다. 다만 용량이 상대적으로 작은 데다 다양한 디자인 설계가 불가능하다는 한계 때문에 전기차 배터리 시장에서는 ‘계륵’ 취급을 받았다.시장조사 업체 SNE리서치에 따르면 전기차 배터리 시장에서 원통형 배터리의 점유율은 2018년 29%, 2020년 23%, 2022년 1분기 15.6%로 점차 낮아졌다.반면 각형 리튬인산철(LFP) 배터리에 주력하는 CATL을 비롯한 중국 배터리 업체들이 최근 수년 새 대규모 증설에 나서면서 각형 배터리 점유율은 50%를 넘어섰다.현대자동차와 폭스바겐, GM, 포드 등 글로벌 완성차 업체들은 높은 제조원가에도 불구하고 다양한 형태로 높은 에너지밀도를 구현할 수 있는 파우치형 배터리를 주로 채택했다.이러한 시장 구도를 깨뜨리고 있는 것이 테슬라의 4680 배터리다. 지름 46㎜, 길이 80㎜의 원통형 배터리를 가리킨다. 기존 ‘2170 배터리’와 비교해 용량은 5배, 출력은 6배 높고 주행거리는 16% 이상 향상됐다. 업계에서는 4680 배터리가 향후 전기차 시장 판도를 좌우할 ‘게임 체임저’가 될 것이라는 의견이 지배적이다.테슬라뿐만 아니라 리비안, 루시드, 재규어랜드로버, BMW까지 원통형 배터리를 채택하거나 탑재를 검토하고 있는 만큼 시장이 급성장할 전망이다. 업계에서는 원통형 배터리 수요가 2021년 83억개에서 2030년 285억개로 늘어날 것으로 예상한다. 이에 따라 한·중·일 3국 배터리 업체들의 경쟁도 치열해지고 있다.[박윤구 기자][ⓒ 매일경제 & mk.co.kr, 무단전재 및 재배포 금지]
한물갔다고 여겨진 원통형 배터리의 부활
BMW, 볼보 등 완성차 업체 관심
전동공구·e바이크 시장도 확대
원통형 배터리 이미지.
원통형 배터리를 전기차에 탑재하는 기업이 늘어날 전망이다. 원통형 배터리는 재충전이 가능한 가장 기본적인 형태의 리튬이온 배터리다. 과거 노트북, 휴대폰 등에 주로 사용됐다가 각형, 파우치형 배터리에 밀려 한동안 세가 줄었다.
반전의 계기는 테슬라가 마련했다. 모델S, 모델3, 모델Y 등에 적용하면서 사용량이 크게 높아졌다. 볼보, 재규어·랜드로버 등이 원통형 배터리를 쓰고 있다.
18일 업계에 따르면 BMW, 제너럴모터스(GM), 스텔란티스가 원통형 배터리 신규 채용을 고민 중인 것으로 알려졌다. 이 가운데 가장 적극적인 움직임을 보인 것은 BMW다. 지난해부터 삼성SDI, LG에너지솔루션과 접촉해 차세대 원통형 배터리 개발을 타진했다. 아직 별도의 합작사 설립은 이뤄지지 않았으나, 2170 규격(지름 21㎜, 높이 70㎜)과 4680 규격(지름 46㎜, 높이 80㎜) 원통형 배터리의 장점을 결합한 제품을 개발 중이다.
GM은 아직 연구·개발(R&D) 수준이다. 2170 규격 원통형 배터리를 기존 전기차에 탑재할 수 있는지를 확인하고 있다. 스텔란티스는 푸조, 시트로엥, 지프, 피아트, 마세라티 등 여러 브랜드 전기차에 사용할 수 있는 표준 배터리가 필요한 상황이다.
원통형 배터리가 주목받는 이유는 생산성 때문이다. 양극재, 음극재, 분리막을 돌돌 말아 원통형 캔(CAN)에 집어넣기만 하면 된다. 기술의 발전으로 생산 속도도 한층 빨라졌다. 예컨대 신규 투자가 진행 중인 삼성SDI 말레이시아 공장의 경우 분당 생산속도(PPM)를 종전 200PPM에서 300PPM으로 높였다. 시간당 생산량 확대로 연간 생산 규모를 20% 이상 높일 수 있게 됐다.
다만 권취기(와인더) 성능이 뒷받침되어야 한다. 2170 규격 원통형 배터리까지는 안정화가 이뤄졌으나, 4680 규격 원통형 배터리는 아직 제대로 양산하지 못하고 있다. 이 배터리는 단동장비를 추가로 써야 하고 전해질 주입기를 새로 개발해야 한다. 더 커진 원통형 배터리를 빠른 속도로 만드는 것은 고난도 기술이다.
전기차가 원통형 배터리 최대 수요처로 떠오르면서 전동공구, e바이크 업체들은 배터리 물량 확보가 그만큼 어려워졌다. 업계 관계자는 “지난해 원통형 배터리 공급부족이 지금도 이어지면서 신설 공장에 대한 요구가 커졌다”며 “LG에너지솔루션이 미국 애리조나에 원통형 배터리 전용 공장을 짓는 것도 마찬가지 이유”라고 말했다.
원통형 배터리는 IT 시장 중심으로 성장했다가 전동공구, 정원공구, 무선청소기와 같은 비(非)IT 중심으로 수요처가 달라졌다. 지난해 시장 규모는 약 110억셀이었다. 올해는 150억셀 내외를 기록할 것으로 예상된다.
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‘원통형 배터리’ 가치의 재발견…“안전‧편의성과 투자‧생산비 절감”
‘원통형 배터리’ 가치의 재발견…“안전‧편의성과 투자‧생산비 절감” 이미지 확대보기 삼성SDI가 생산 중인 원통형 배터리 제품들 사진=삼성SDI
1991년 탄생해 이차전지(이하 배터리) 시장의 문을 연 ‘원통형’ 배터리가 30여년 만에 업계의 주류로 다시금 관심을 받는 것은 배터리의 핵심인 안전성과 편의성, 생산비 절감이라는 이점이 재평가 받았기 때문이다.7일 관련 업계에 따르면, 배터리는 모양에 따라 크게 원통형, 파우치형, 각형으로 구분한다. 양극판과 음극판을 제조하고, 분리막과 전해질을 합쳐 만든다는 기본 상식은 동일하지만, 어떤 모양으로 만드느냐에 따라 달라지는 것인데, 배터리 형태에 따라 에너지 밀도도 다르고, 생산공정 방식과 난이도가 다르다.이 가운데에서도 원통형 배터리는 가장 전통적인 방식의 배터리다. 뿌리는 1차 전지(방전만 하고 충전은 불가능한 건전지)의 원통형 모양을 계승한 것인데, 원통형으로 만드는 가장 큰 이유는 두루마리 휴지를 돌돌 말 듯이 양극판과 음극판을 구부려 돌돌 마는 와인딩 방식으로 제조하기 때문에 하나의 완성품을 만들기가 쉽다. 그만큼 제조원가도 낮출 수 있다.각형은 얇은 사각형 형태로 대용량 전기를 충전할 수 있어 스마트폰과 태블릿 등 휴대용 IT기기에 적용해 발전해 왔고, 파우치형은 배터리를 장착하는 공간의 형태에 맞춰 다양한 형태로 만들 수 있다는 점에서 원통형보다 우월한 형태로 여겨왔다. 하지만 두 형태의 개당 제품 생산‧판매 단가는 원통형에 비해 훨씬 비싸다. 무엇보다 작은 공간에 충전량을 늘릴수록 사고의 위험성이 높다. 소형 기기에서도 문제지만, 자동차는 운전자와 탑승자의 안전이 무엇보다도 중요한 데 잦고 불규칙환 충격과 더위와 추위가 불규칙적으로 반복되는 기후 변화에 취약하기 때문에 발화 또는 폭발 사고의 원인을 제동하는 등 위험도가 높다. 아무리 배터리 기술이 진화했어더 이러한 단점을 극복하지 못한다면 전기차의 안전성을 담보하지 못한다.원통형 배터리는 각형이나 파우치형에 비해 개당 출력량은 줄어든다. 하지만 다수의 배터리를 결합해 모듈에 해당하는 배터리팩을 만든다고 할 때, 동일한 배터리팩 면적에 각형보다 훨씬 많은 원통형 배터리를 집어넣을 수 있어 완성한 배터리팩의 충전량이 더 많다. 동일한 충전량의 배터리팩이라도 각형을 결합한 것에 비해 제조단가가 더 낮다. 무엇보다, 1차 전지를 여러개 직렬결합해 쓰던 중 어느 한 개가 수명이 다했을 때 그 것만 교체하면 제대로 기능하듯이, 원통형 배터리팩도 수명이 짧은 몇 개의 배터리를 바꿔주면 저렴한 가격으로 배터리팩을 재활용 할 수 있다.처음부터 전기차로 시작한 테슬라의 경우 전기차 전용 플랫폼을 설계할 때부터 장착할 배터리팩을 일본 파나소닉의 원통형배터리로 만든 맞춤형 배터리팩을 쓰도록 한 것으로 알려졌다.반면 전통 자동차 업체들은 기존 내연기관 자동차의 플랫폼을 전기차용으로 전환하다보니 차체 내에 충분한 차체배터리팩 공간을 확보하지 못해 이를 맞춰 적용할 수 있는 파우치형이나 충전량이 높은 각형 배터리를 적용한 가격이 비싼 배터리팩을 사용했다.그러다가 2010년대 후반부터 메이저 자동차 업체들이 내연기관 시대의 종말과 함께 전기차로의 대전환 계획을 발표했고, 이후 전기차 전용 플랫폼이 속속 개발되었다. 테슬라와 마찬가지로 다른 자동차 업체들의 전기차 전용 플랫폼의 핵심은 충분한 배터리팩 적용 공간을 확보해 적어도 공간의 제약 때문에 배터리 충전량이 한정될 것이라는 우려도 상당 부분 해소했다.남은 과정은 보다 진화한 배터리 기술을 상용화하는 것이다. 그러면서 완성차 업체들은 전기차 대중화를 위해 배터리팩 가격의 지속적인 하락을 요구하고 있다.여기서 배터리 업체들은 경쟁에서 승리하기 위한 요건, 즉 ‘더 높은 기술을 적용하면서 가격은 더 낮은 배터리팩’ 개발이라는 새로운 고민을 시작했다. 대규모 설비 및 기술개발 투자를 위해서는 생산공정에서 경제성을 갖춰야 했고, 그 대안이 원통형 배터리로 귀결됐다.원통형 배터리는 크기가 표준화가 이뤄져 있다는 점도 매력적이다. 현재 전 세계에서 사용되는 원통형 배터리의 대부분은 ‘1865(지금 18mm‧길이 65mm)’과 ‘2170(21mm‧70mm) 등 두 종류의 표준 형태로 제작되고 있다. 여기에 일본 파나소닉이 이들보다 큰 ’4680(46mm‧80mm)’ 원통형 배터리 개발을 추진해 양산을 눈앞에 두고 있다. 앞선 두 형태의 원통형 배터리 시장에서 선두권을 유지하고 있는 한국의 LG에너지솔루션과 삼성SDI도 파나소닉과 비슷한 형태의 제품 개발을 놓고 최종 형태의 결정을 눈앞에 두고 있다. 세계 최대 배터리 업체인 중국 CATL도 후발주자의 단점을 보완하기 위해 4680과 유사한 형태의 대형 원통형 배터리를 개발해 시장에 뛰어든다는 계획이다.베터리 업계 관계자는 “전기차용 배터리도 얇으면 좋겠지만 그렇다고 스마트폰용 배터리처럼 극단적인 초박막일 필요는 없기 때문에 각형보다 제조가 쉽고 교체가 빵르며, 제조원가도 상대적으로 저렴한 원통형에 대한 선호도가 높은 것”이라면서, “특히 원통형 배터리의 새로운 표준이 될 가능성이 높은 ‘4680’ 유형이 올해 가장 뜨거운 화두가 되었다. 이에 많은 배터리 제조사들이 활발하게 연구와 개발을 진행하고 있으며 차세대 원통형 배터리로 시장을 주도할 것으로 기대하고 있다”고 말했다.채명석 글로벌이코노믹 기자 [email protected]
원통형 배터리 부활…’LG엔솔·삼성SDI 납품’ 이 기업들도 뜬다
LG에너지솔루션과 삼성SDI의 원통형 배터리 /사진=각 사 원통형 배터리 시장이 빠르게 성장하고 있다. 이를 채택하는 전기차 회사들이 점차 증가하고 있어서다. 중국 기업들도 속속 관련 라인업 구축에 나서고 있지만, 한국이 압도적인 경쟁우위를 보이는 분야로 평가된다. 원통형 배터리를 생산하는 LG에너지솔루션·삼성SDI뿐 아니라 원통형에 특화된 소재 업체의 동반약진도 점쳐진다.
5일 관련업계에 따르면 원통형은 가장 기본이 되는 배터리 형태지만 공간 효율성이 떨어진다는 단점 때문에 전기차 시장에서 각형·파우치형에 비해 외면받아 왔다. 제작하는 회사도 한정적이었다. 전자기기가 핵심 납품처였던 시절부터 배터리를 생산해온 LG·삼성·파나소닉 등 한국과 일본의 일부 기업들만이 원통형 배터리를 양산했다.
원통형 부활은 테슬라가 견인했다. 전기차 판매 1위 테슬라를 시작으로 리비안·루시드 등 전기차 신생기업들이 원통형을 탑재했고, BMW·볼보·재규어 등 전통적인 완성차 기업들도 속속 원통형을 탑재한 신규 라인업 출시를 예고했다. 각형·파우치형에 비해 표준화된 규격으로 단가가 낮고 양산이 손쉬우며, 오랜 기술 축적으로 안전성이 높다는 점이 부각됐다.
원통형 수요에 가장 먼저 대처한 곳은 배터리 업계였다. LG에너지솔루션은 지난 3월 미국 애리조나주 퀸크릭(Queen Creek)에 1조7000억원을 투자해 11GWh 규모의 신규 원통형 배터리공장을 건설한다고 밝힌 바 있다. 최근 해당 공장에 대한 투자를 재검토한다는 소식이 전해지기도 했으나, 이는 수익성 확보를 위한 전략적 숨 고르기라는 평가가 지배적이다.
LG에너지솔루션은 충북 청주 오창공장에도 7300억원을 투자해 국내 원통형 연산량을 13GWh 규모로 확대를 추진하고 있다. 이곳 공장에서는 내년 하반기부터 테슬라에 납품될 차세대 원통형 규격 ‘4680(지름 46㎜·높이 80㎜) 모델’을 양산할 계획이다.
삼성SDI도 거점 원통형 생산기지인 말레이시아 세렘반공장 추가 투자를 예고한 상태며, 천안공장에 지름 46㎜ 원통형 배터리 파일럿 라인을 구축하고 있다. 핵심 고객사 중 한 곳이 각형에 이어 원통형 탑재를 예고한 만큼 생산량 확대를 위한 사전 작업에 한창인 상황이다.
충남 아산 이차전지원형캔사업장 조감도/사진=동원시스템즈
후방기업들도 분주하다. 참치 용기 기술력을 바탕으로 이차전지 시장에 뛰어든 동원시스템즈는 지난 1일 원통형 캔 생산 확대를 위한 충남 아산 신공장 착공식을 개최했다. 동원시스템즈신공장 설립을 위해 585억원을 투자했다. 완공 후 21700(지름 21㎜·높이 70㎜) 모델과 4680 모델을 양산할 계획이다. 생산된 캔은 LG에너지솔루션에 납품돼 배터리로 제작되고 테슬라 전기차에 탑재되게 된다.
상신이디피도 케파 확대를 준비하는 것으로 전해진다. 원통형 및 중대형 캔을 생산하는 이곳은 삼성SDI가 핵심 거래처다. 지난 2018년 삼성SDI 유럽공장이 위치한 헝가리에 캔 공장을 설립하기도 했다. 삼성SDI가 원통형 라인 확장을 준비함에 따라 상신이디피 역시 원통형 캔 생산량 증대 및 추가 해외공장 설립 등을 논의하고 있다는 후문이다.
이밖에도 원통형에 사용되는 전기니켈도금강판을 LG·삼성에 동시 납품하고 있는 TCC스틸, 이차전지용 테이프 제조업체 테이펙스 등이 원통형 수요 확대에 따른 수혜가 예상되는 기업이다. 테이펙스는 지난 2016년 한솔케미칼에 인수됐다. 당시 조연주 한솔케미칼 부회장이 인수전을 주도한 것으로 전해진다. 조 부회장은 이병철 삼성 창업주의 증손녀이자, 이인희 한솔그룹 고문의 외손녀다.
한 업계 관계자는 “원통형은 주문생산이 아닌 전반적인 수요에 발맞춰 규격이 정해지는 게 특징”이라면서 “다른 타입의 배터리보다 대량 생산이 쉽다 보니 수익성이 좋을 수밖에 없다”고 설명했다. 또 “전기차뿐 아니라 전동공구·소형모빌리티 수요도 가파르게 상승하고 있어 판로 또한 더욱 다양하다”고 부연했다.
또 다른 배터리업체 관계자는 “일부 후발주자들이 최근 원통형 생산에 도전장을 냈지만, 40년 이상 기술을 축적한 기존 사업자들과 비교하면 갓 걸음마를 뗀 수준에 불과하다”면서 “전기차 시장의 원통형 수요가 커질수록 중국보다는 한국·일본에, 테슬라와 자국 완성차 지원에 공을 들이는 파나소닉보다는 LG·삼성에 수혜가 클 것”이라고 진단했다. 원통형 배터리 시장이 빠르게 성장하고 있다. 이를 채택하는 전기차 회사들이 점차 증가하고 있어서다. 중국 기업들도 속속 관련 라인업 구축에 나서고 있지만, 한국이 압도적인 경쟁우위를 보이는 분야로 평가된다. 원통형 배터리를 생산하는 LG에너지솔루션·삼성SDI뿐 아니라 원통형에 특화된 소재 업체의 동반약진도 점쳐진다.5일 관련업계에 따르면 원통형은 가장 기본이 되는 배터리 형태지만 공간 효율성이 떨어진다는 단점 때문에 전기차 시장에서 각형·파우치형에 비해 외면받아 왔다. 제작하는 회사도 한정적이었다. 전자기기가 핵심 납품처였던 시절부터 배터리를 생산해온 LG·삼성·파나소닉 등 한국과 일본의 일부 기업들만이 원통형 배터리를 양산했다.원통형 부활은 테슬라가 견인했다. 전기차 판매 1위 테슬라를 시작으로 리비안·루시드 등 전기차 신생기업들이 원통형을 탑재했고, BMW·볼보·재규어 등 전통적인 완성차 기업들도 속속 원통형을 탑재한 신규 라인업 출시를 예고했다. 각형·파우치형에 비해 표준화된 규격으로 단가가 낮고 양산이 손쉬우며, 오랜 기술 축적으로 안전성이 높다는 점이 부각됐다.원통형 수요에 가장 먼저 대처한 곳은 배터리 업계였다. LG에너지솔루션은 지난 3월 미국 애리조나주 퀸크릭(Queen Creek)에 1조7000억원을 투자해 11GWh 규모의 신규 원통형 배터리공장을 건설한다고 밝힌 바 있다. 최근 해당 공장에 대한 투자를 재검토한다는 소식이 전해지기도 했으나, 이는 수익성 확보를 위한 전략적 숨 고르기라는 평가가 지배적이다.LG에너지솔루션은 충북 청주 오창공장에도 7300억원을 투자해 국내 원통형 연산량을 13GWh 규모로 확대를 추진하고 있다. 이곳 공장에서는 내년 하반기부터 테슬라에 납품될 차세대 원통형 규격 ‘4680(지름 46㎜·높이 80㎜) 모델’을 양산할 계획이다.삼성SDI도 거점 원통형 생산기지인 말레이시아 세렘반공장 추가 투자를 예고한 상태며, 천안공장에 지름 46㎜ 원통형 배터리 파일럿 라인을 구축하고 있다. 핵심 고객사 중 한 곳이 각형에 이어 원통형 탑재를 예고한 만큼 생산량 확대를 위한 사전 작업에 한창인 상황이다.후방기업들도 분주하다. 참치 용기 기술력을 바탕으로 이차전지 시장에 뛰어든 동원시스템즈는 지난 1일 원통형 캔 생산 확대를 위한 충남 아산 신공장 착공식을 개최했다. 동원시스템즈신공장 설립을 위해 585억원을 투자했다. 완공 후 21700(지름 21㎜·높이 70㎜) 모델과 4680 모델을 양산할 계획이다. 생산된 캔은 LG에너지솔루션에 납품돼 배터리로 제작되고 테슬라 전기차에 탑재되게 된다.상신이디피도 케파 확대를 준비하는 것으로 전해진다. 원통형 및 중대형 캔을 생산하는 이곳은 삼성SDI가 핵심 거래처다. 지난 2018년 삼성SDI 유럽공장이 위치한 헝가리에 캔 공장을 설립하기도 했다. 삼성SDI가 원통형 라인 확장을 준비함에 따라 상신이디피 역시 원통형 캔 생산량 증대 및 추가 해외공장 설립 등을 논의하고 있다는 후문이다.이밖에도 원통형에 사용되는 전기니켈도금강판을 LG·삼성에 동시 납품하고 있는 TCC스틸, 이차전지용 테이프 제조업체 테이펙스 등이 원통형 수요 확대에 따른 수혜가 예상되는 기업이다. 테이펙스는 지난 2016년 한솔케미칼에 인수됐다. 당시 조연주 한솔케미칼 부회장이 인수전을 주도한 것으로 전해진다. 조 부회장은 이병철 삼성 창업주의 증손녀이자, 이인희 한솔그룹 고문의 외손녀다.한 업계 관계자는 “원통형은 주문생산이 아닌 전반적인 수요에 발맞춰 규격이 정해지는 게 특징”이라면서 “다른 타입의 배터리보다 대량 생산이 쉽다 보니 수익성이 좋을 수밖에 없다”고 설명했다. 또 “전기차뿐 아니라 전동공구·소형모빌리티 수요도 가파르게 상승하고 있어 판로 또한 더욱 다양하다”고 부연했다.또 다른 배터리업체 관계자는 “일부 후발주자들이 최근 원통형 생산에 도전장을 냈지만, 40년 이상 기술을 축적한 기존 사업자들과 비교하면 갓 걸음마를 뗀 수준에 불과하다”면서 “전기차 시장의 원통형 수요가 커질수록 중국보다는 한국·일본에, 테슬라와 자국 완성차 지원에 공을 들이는 파나소닉보다는 LG·삼성에 수혜가 클 것”이라고 진단했다.
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중심은 원통형 배터리…2차전지 新전쟁 개막
지난 21일 말레이시아 스름반에서 열린 삼성SDI 말레이시아 배터리 2공장 기공식에서 최윤호 삼성SDI 대표이사 사장(왼쪽에서 두 번째)을 포함한 관계자들이 포즈를 취하고 있다. 사진.삼성SDI
[데일리임팩트 김현일 기자] 세계 유수 배터리·전기자동차 업계들이 파트너십을 구축해 원통형 배터리 시장 선점을 위한 전력투구를 예고하며 국내는 물론 세계적으로 치열한 각축전이 예상된다.원통형 배터리는 오랜 기술 축적으로 규격이 표준화돼 단가가 낮고 양산이 손쉽다. 안전성도 높기 때문에 원자재값 상승 등 불투명한 경영환경에서 유리하다.
그동안 LG에너지솔루션과 SK온의 공격적인 배터리 증설 투자에도 큰 움직임이 없던 삼성SDI도 원통형 배터리 양산을 위해 잇따른 조(兆)단위 투자에 나섰을 정도다.
25일 배터리업계에 따르면 삼성SDI는 최근 말레이시아 스름반에서 최첨단 혁신 라인을 갖춘 배터리 2공장 기공식을 열었다.
2공장 건설에는 총 1조7000억원이 투입되며 2025년 완공될 예정이다. 완공 전인 2024년부터 프라이맥스(PRiMX) 21700 원형 배터리를 양산할 예정이다.
이번 공장 건설은 최근 급속도로 늘어나고 있는 원형 배터리 수요에 대응하기 위한 것이다. 삼성SDI는 지난 5월 스텔란티스와도 미국 인디애나주 코코모시에 최소 25억달러(3조 1600억원) 규모의 배터리 셀·모듈 합작법인을 설립키로 했다.
삼성SDI가 지난 2017년 서울 코엑스에서 열린 ‘인터배터리 전시회’에서 공개한 원형 배터리 21700 모델. 사진.삼성SDI
원통형 배터리는 예전부터 표준화된 규격·낮은 제조원가를 앞세워 휴대폰·전동공구 등 소형 기기 위주로 사용돼왔다.
하지만 용량이 상대적으로 작고 다양한 디자인 설계가 불가능하다는 한계로 전기차 배터리 시장에서는 사용이 거의 이뤄지지 않고 있었다.
실제로 시장조사업체 SNE리서치에 따르면 전기차 배터리 시장에서 원통형 배터리 점유율은 2018년 29%, 2020년 23%, 2022년 1분기 15.6%로 점차 낮아졌다.
반면 각형 리튬인산철(LFP) 배터리의 경우 세계 최대 전기차 배터리 제조업체인 CATL을 비롯한 중국 배터리 업체들이 최근 수년 새 대규모 증설에 나서면서 점유율이 50%를 넘었다.
그럼에도 원통형은 각형이나 파우치형 대비 고용량의 배터리팩을 만들 수 있다는 점에서 향후 배터리 시장의 중심이 될 가능성이 높다.
아직도 원통형 배터리의 경우 개당 출력량 면에서는 각형이나 파우치형에 비해 밀리는 것이 사실이나, 다수의 배터리를 결합한 배터리팩을 만들 경우 원통형이 동일한 면적에 각형보다 훨씬 많은 용량을 채울 수 있다.
또한 수명이 떨어진 배터리의 경우 해당 부분만 교체해서 배터리팩 자체의 재활용 또한 가능해 경제적이다.
폭발이나 화재의 위험에서 상대적으로 안전하다는 것 역시 장점이다.
각형과 파우치형은 직렬로 연결돼 있어 하나의 배터리에 문제가 생기게 되면 전체 전원이 꺼지거나 화재 및 폭발이 커질 위험성이 있다. 하지만 크기가 작고 병렬로 연결된 원통형 배터리 특성상 이런 위험이 분산되기 때문에 상대적으로 안전하다는 것이다.
생산 공정 역시 단순하다. 표준화된 사이즈에 맞춰 양극재·음극재·분리막을 원통형 캔에 집어넣으면 된다. 하지만 원형으로 소재와 부품을 감는 시설이 고성능이어야 하며 원통형 배터리 전용 전해질 주입 기술이 필요하다.
테슬라의 전기차 ‘모델 X’의 모습. 사진.테슬라코리아
실제로 SNE리서치에 따르면 전 세계 원형 배터리 시장 규모는 올해 101억7000셀에서 2027년 151억1000셀로 연평균 8%씩 성장할 전망이다.
향후 몇 년간 원통형 배터리 시장은 테슬라와 CATL이 주도할 것으로 보인다.
최근 테슬라가 배터리 회사들과 협력 개발 중인 원통형 ‘4680 배터리’는 기존 배터리보다 에너지 밀도는 5배, 출력은 6배 각각 높이고 주행거리를 16% 늘린 것이 특징이다. 4680은 지름 46㎜, 길이 80㎜를 의미한다.
한국자동차연구원(한자연)은 이를 두고 최근 산업동향 보고서를 통해 “전기차 업계는 테슬라 4680배터리 대량 양산 이후를 대비할 것”이라며 “이 배터리가 향후 전기차 시장의 판도를 좌우할 것”이라고 분석했다.
이에 따라 LG엔솔도 4680 배터리 작업에 참여 중인 상황이다.
LG엔솔은 오는 2023년부터 테슬라에 4680배터리를 공급할 것으로 예상된다. LG엔솔은 최근 오창 2공장에 4680셀 배터리 신규 설비를 투자키로 했다. 내년 10월까지 5800억원을 투자해 9GWh 양산 능력을 확보한다는 방침이다.
삼성SDI는 BMW로의 중대형 원통형 배터리 공급이 기대된다.
지난 2분기에 천안 공장에서 46폼팩터(원통형 직경이 46㎜인 배터리) 샘플 라인을 준비하고 고객사와 검증을 하고 있는 것으로 알려졌다. BMW가 46폼팩터 배터리 셀을 새 배터리 규격으로 결정하면서 이에 들어가는 원통형 배터리 개발 논의가 이루어진 것 아니냐는 이야기도 있다.
삼성SDI 관계자는 데일리임팩트에 “아직까지 결정된 사안은 없는 상태”라며 “배터리 사이즈 같은 부분도 계속 검토 중이고 최대한 빠른 시일 내에 확정 짓고 양산에 들어갈 예정”이라고 말했다.
SK온의 경우 원통형 시장에 뛰어드는 대신 기존의 파우치형 배터리에의 집중과 공동투자를 통해 활로를 찾고 있다.
배터리업계 관계자는 데일리임팩트에 “기존에도 원통형 배터리를 채택하지 못했던 SK온은 신규 설비나 연구·개발에의 투자 대신 기존 투자 영역에서의 경쟁력을 강화하겠다는 의미로 해석된다”라고 분석했다.
LG엔솔 ‘원통형 배터리’ 삼성SDI 제쳤다
지난해 원통형 전지시장에서 LG에너지솔루션이 삼성SDI를 제치고 2위에 올라섰다. 글로벌 전체 출하량은 121억7000만개로 최고치를 기록했다.
23일 중국의 EVTank, 이웨이경제연구원, 전지산업연구원이 공동 발표한 ‘중국 원통형 리튬이온배터리 산업 발전 백서(2022)’에 따르면 지난해 글로벌 원통형 배터리셀 출하량은 121억7000만개로 전년 대비 21% 증가했다. 이는 원통형 전지(규격 21700)를 탑재한 70㎾h급 전기차 약 320만대를 만들 수 있는 분량이다. 전동공구나 가전제품 수요가 늘어난 데다 원통형 배터리를 탑재한 테슬라 전기차 판매 호조가 이어진 결과다. 파나소닉과 LG에너지솔루션이 판매량에서 각각 1, 2위를 기록했다. 삼성SDI는 한 계단 떨어진 3위, 중국 EVE는 4위를 차지했다. 다이슨 청소기에 배터리를 공급하는 일본 무라타는 6위를 차지했다.
LG에너지솔루션의 성장 폭이 가장 두드러졌다. 테슬라 수주 잔액이 대폭 증가한 덕에 시장점유율은 전년 대비 60% 늘었다. 이에 힘입어 원통형 전지 전통 강자인 삼성SDI를 처음으로 제쳤다. LG에너지솔루션은 최근 원통형 전지 기반의 국내외 전기스쿠터용 배터리팩 사업에도 뛰어들어 성장세가 지속될 전망이다.
업계는 파나소닉과 LG에너지솔루션이 당분간 선두권을 유지할 것으로 전망했다. 두 업체는 테슬라의 원통형 전지 공급 업체인 데다 올해 테슬라 차세대 원통형 전지(규격 4680) 역시 공급할 개연성이 높기 때문이다. 우후이 중국전지산업연구소 회장은 “원통형 배터리는 자동화 생산에 유리하기 때문에 리튬이온계 배터리 가운데 경쟁력이 높다”며 “향후 소형전지 규격 ‘18650’ ‘21700’을 비롯해 중대형 규격 ‘4680’을 중심으로 대형 원통형 배터리 비중도 늘어날 것”이라고 말했다.
[표]2021년 원통형 전지 글로벌 출하량 순위(자료:EVTank·이웨이경제연구원·전지산업연구원)박태준기자 [email protected]
테슬라발 원통형 전지 경쟁 ‘점입가경’…LG·삼성·CATL·노스볼트, ‘투자 릴레이’
[디지털데일리 김도현 기자] 전기차 시장에서 원통형 배터리 입지가 넓어지고 있다. 테슬라를 비롯한 전기차 전문업체에 이어 기성 완성차업체까지 채택하는 영향이다. 주요 배터리 제조사는 수요에 맞춰 원통형 라인 증설에 나서고 있다.22일 시장조사기관 SNE리서치에 따르면 2022년 상반기 원통형 배터리 사용량은 29기가와트시(GWh)로 전년동기(23GWh)대비 30% 늘었다. 각형 배터리 위주인 중국 기업들이 생산량을 대폭 늘리면서 원통형 점유율은 줄었으나 채용 고객은 늘어나는 추세다. 오는 2027년까지 연평균 8% 성장할 것으로 관측된다.배터리 종류는 크게 ▲원통형 ▲파우치형 ▲각형 등 3가지로 나뉜다. 이중 원통형은 가장 오래된 기술이다. 전자 기기 등에서 많이 활용되면서 일반 소비자에게 익숙한 제품이기도 하다.널리 쓰이면서 쌓여온 제조기술력, 표준화된 규격이 장점으로 꼽힌다. 단가가 낮고 생산성이 좋은 부분도 있다. 다만 다른 형태 대비 용량이 적고 디자인 자유도가 떨어지는 것이 단점으로 꼽힌다. 이 때문에 전기차 분야에서는 상대적으로 주목을 덜 받았다.원통형 배터리의 반등은 테슬라가 견인했다. 18650(지름 18mm 높이 65mm) 또는 21700(지름 21mm 높이 70mm) 원통형 배터리를 적용한 테슬라가 전기차 산업을 주도하면서 업계의 관점이 달라졌다.배터리 업계 관계자는 “원통형 배터리는 개당 출력량은 부족하지만 부피와 무게 우위로 동일 면적 모듈에 더 많은 셀을 투입할 수 있다”며 “제품 성숙도로 인해 가격과 안정성 측면에서도 유리하다. 테슬라가 원통형 배터리를 선택한 이유”라고 설명했다. 최근 2~3년 동안 전기차 화재가 연달아 발생하면서 원통형 가치는 더욱 높아진 상태다.테슬라가 전기차에서 원통형 배터리를 활용할 수 있다는 걸 증명하면서 후발주자들도 같은 길은 걷게 됐다. 리비안 루시드모터스 등 전기차 스타트업은 물론 BMW GM 스텔란티스 등까지 원통형 배터리 대열에 합류했다.전기차 원통형 배터리 선두주자는 일본 파나소닉이다. 18650 규격부터 테슬라와 협업하면서 원통형 시장을 이끌어왔다. 파나소닉은 최근 미국 캔자스시티에 원통형 배터리 라인을 구축하기로 했다. 이곳에서 차세대 규격인 4680(지름 46mm 높이 80mm) 원통형 배터리를 생산할 것으로 보인다.21700 규격부터 테슬라 공급망에 진입한 LG에너지솔루션도 파나소닉을 쫓고 있다. 주로 중국에서 테슬라용 배터리를 제조하다가 지난달 국내 오창 2공장에 4680 전용라인을 설립한다고 밝혔다. 내년 하반기 가동 예정이다.또 다른 원통형 강자 삼성SDI도 생산량 확대를 진행한다. 지난 21일 말레이시아에 21700 원통형 배터리 2공장을 짓는다고 발표했다. 삼성SDI는 전동공구와 마이크로 모빌리티 위주에서 전기차로 원통형 영역을 확장 중이다. 하반기에는 지름 46 원통형 배터리 파일럿 라인 공사가 시작되는 것으로 전해진다.전기차 배터리 점유율 1위 중국 CATL도 원통형 사업을 본격화한다. 개발 단계에 머물렀다가 BMW를 고객사로 확보하면서 전용 공장을 세우기로 했다. 오는 2025년부터 BMW에 원통형 배터리를 공급할 예정이다.폭스바겐과 협력 중인 스웨덴 노스볼트도 원통형 배터리 시장에 뛰어든 것으로 파악된다. 최근 21700 제품 개발에 성공했다는 후문이다. 이를 계기로 폭스바겐 역시 원통형 배터리를 도입할 가능성이 커졌다.한편 원통형 배터리 확산으로 관련 협력사들도 분주하다. 동원시스템즈는 지난 1일 충남 아산에 원통형 배터리 캔 신공장 착공식을 진행했다. 기존 경북 칠곡에 이어 두 번째 라인이다. 경쟁사인 상신이디피도 국내외 투자를 통해 생산능력을 늘리고 있다. 도금강판을 제작하는 TCC스틸 등도 보조를 맞추고 있다.
[서막 오른 4680 배터리 전쟁]각형·파우치형 vs 차세대 원통형
표준화된 규격·낮은 단가…자동화에 유리
LG에너지솔루션 오창공장에서 직원이 왼쪽부터 차례대로 21700, 18650 원통형 배터리를 선보이고 있다. 사진제공=LG에너지솔루션 AD 썝蹂몃낫湲 븘씠肄
[아시아경제 정동훈 기자] 원통형 배터리가 다시금 주목받는 이유는 오랜 기간 제조기술을 쌓아와 표준화된 규격 덕에 단가가 낮고 양산이 손 쉽다는 데 있다. 기술 축적으로 안전성이 높다는 점도 장점이다. ‘서막 오른 4680 배터리 전쟁’원통형 배터리는 표준화된 규격과 낮은 제조원가 덕분에 휴대폰, 전동공구 등에 주로 쓰인다. 다만 용량이 상대적으로 작은 데다 다양한 디자인 설계가 불가능하다는 한계 때문에 전기차 배터리 시장에서는 ‘계륵’ 취급을 받았다.
19일 시장조사 업체 SNE리서치에 따르면 전기차 배터리 시장에서 원통형 배터리의 점유율은 2018년 29%, 2020년 23%, 2022년 1분기 15.6%로 점차 낮아졌다. 반면 각형 리튬인산철(LFP) 배터리에 주력하는 세계 최대 전기차 배터리 제조업체인 CATL을 비롯한 중국 배터리 업체들이 최근 수년 새 대규모 증설에 나서면서 각형 배터리 점유율은 50%를 넘어섰다.
원통형 배터리의 경우 각형이나 파우치형에 비해 개당 출력량은 줄어든다. 하지만 다수의 배터리를 결합해 모듈에 해당하는 배터리팩을 만든다고 할 때, 동일한 배터리팩 면적에 각형보다 훨씬 많은 원통형 배터리를 집어넣을 수 있다. 때문에 완성한 배터리팩의 충전량이 더 많은 것이다.
전원이 끊기거나 불이 나는 등 배터리의 위험을 분산할 수 있다는 점도 원통형 배터리의 장점이다. 직렬로 연결된 각형이나 파우치형 배터리는 하나의 배터리에 문제가 생기게 되면 전체 전원이 꺼지거나 화재의 위험을 내재하고 있다. 크기가 작고 병렬로 연결된 원통형 배터리는 이런 위험을 분산할 수 있고 수명이 짧은 몇 개의 배터리를 바꿔주면 저렴한 가격으로 배터리팩을 재활용 할 수 있다.
생산성도 극대화할 수 있다. 표준화된 사이즈에 맞춰 양극재, 음극재, 분리막을 돌돌 말아 원통형 캔(CAN)에 집어넣으면 된다. 다만 4680 배터리를 만들기 위해서는 와인더(배터리 소재와 부품을 감는 기계 설비) 성능이 뒷받침돼야 하고 보다 커진 원통형 배터리에 맞는 전해질 주입 기술도 필요한 상황이다.
박철완 서정대 자동차학과 교수는 “원통형 배터리의 4680 규격이 게임체인저가 될 수 있다”며 “핵심은 초고속 양산 공정에 있다”고 설명했다. 이어 “가격경쟁력부터 완성차업체가 필요할 때 적재적소에 공급이 가능해 배터리 공급 부족 우려도 불식할 수 있다”면서 “완성차 업체들이 원통형 배터리를 앞다퉈 채택하는 이유”라고 분석했다.
정동훈 기자 [email protected]
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