LG에너지솔루션 4680 원통형 배터리 분석 보고서

1. 개요

ㆍLG에너지솔루션의 4680 원통형 배터리는 기존 2170 배터리 대비 성능과 효율성이 향상된 차세대 원통형 배터리로, 전기차(EV) 및 에너지 저장 시스템(ESS) 분야에서 주목받고 있다.
ㆍ본 보고서에서는 4680 배터리의 주요 특성과 2170 배터리와의 비교, 그리고 4680 배터리와 관련된 이슈를 분석한다.

2. 4680 배터리의 주요 특성 및 장점

ㆍ크기 및 용량 증가:
4680 배터리는 지름 46mm, 높이 80mm로, 2170 배터리(지름 21mm, 높이 70mm)보다 크기가 커졌다. 이에 따라 단일 셀의 용량이 증가하여 배터리 팩에서 사용하는 셀 수를 줄일 수 있다.

ㆍ에너지 밀도 향상:
크기 증가로 인해 셀당 저장할 수 있는 에너지가 증가하며, 배터리 팩의 전체 에너지 밀도를 높일 수 있다.

ㆍ생산 효율성 증대:
큰 셀을 사용함으로써 셀 조립 공정을 단순화할 수 있으며, 모듈과 팩 설계도 간소화할 수 있어 제조 비용 절감 효과가 있다.

ㆍ급속 충전 성능 개선:
새로운 설계 및 냉각 기술 적용으로 충전 속도가 향상될 가능성이 크며, 전기차의 주행 가능 거리 증가에 기여할 수 있다.

ㆍ전력 출력 증가:
대형 셀 구조로 인해 출력 성능이 개선되어 고성능 전기차에 적합하다.

ㆍ구조적 안정성 강화:
4680 배터리는 탭리스(Tabless) 설계를 적용하여 내부 저항을 줄이고 발열을 최소화함으로써 안정성을 향상시킨다.


3. 2170 배터리와의 비교

ㆍ기존 2170 배터리는 지름 21mm, 높이 70mm로 설계되어 있으며, 셀당 용량이 상대적으로 낮다.
ㆍ반면, 4680 배터리는 지름 46mm, 높이 80mm로 크기가 커지면서 단일 셀당 용량이 약 5배 증가하였다.
ㆍ이로 인해 4680 배터리는 에너지 밀도가 높아져 전기차의 주행거리를 늘리는 데 유리하다.
ㆍ또한, 2170 배터리는 셀 조립 공정이 복잡하여 생산 효율성이 낮은 반면, 4680 배터리는 조립 공정을 단순화할 수 있어 생산 비용 절감이 가능하다.
ㆍ충전 속도 측면에서도 4680 배터리는 새로운 설계 및 냉각 기술을 적용하여 기존 2170 대비 더욱 빠른 충전이 가능할 것으로 기대된다.
ㆍ출력 성능에서도 4680 배터리는 대형 셀 구조로 인해 높은 출력을 제공하며, 특히 고성능 전기차에 적합하다.
ㆍ또한, 기존 2170 배터리는 탭 방식 설계를 유지하지만, 4680 배터리는 탭리스 설계를 적용하여 내부 저항을 줄이고 발열을 최소화하여 안정성을 향상시켰다.

4. 4680 배터리 관련 이슈

ㆍ생산 기술 및 수율 문제:
대형 셀의 제작 과정에서 발생하는 열 관리 및 제조 불량률이 해결되어야 한다.

ㆍ냉각 및 열관리:
4680 배터리는 크기가 커지면서 내부 발열 문제 해결이 중요한 과제가 되고 있다.

ㆍ시장 채택 속도:
기존 배터리 설계와의 호환성이 낮아, 자동차 제조사들이 새로운 팩 구조를 적용하는 데 시간이 필요하다.

ㆍ경쟁 업체 동향:
테슬라를 비롯해 파나소닉, 삼성SDI 등 경쟁 업체들도 4680 배터리를 개발 중이며, 시장 경쟁이 심화될 전망이다.

ㆍ공급망 및 원자재 확보:
배터리 생산 확대를 위해 리튬, 니켈, 코발트 등의 원자재 수급 문제가 중요한 요소로 작용할 가능성이 있다.


5. 결론

ㆍLG에너지솔루션의 4680 원통형 배터리는 기존 2170 배터리에 비해 성능과 효율성이 크게 향상되었으며, 전기차 산업에서 중요한 기술적 진전을 이루고 있다.

ㆍ하지만 대량 생산 안정화와 냉각 문제 해결이 필요하며, 글로벌 경쟁 구도 속에서 시장 점유율 확대 전략이 요구된다.

6. 참고문헌

1. LG에너지솔루션 공식 발표 자료


2. Tesla Battery Day 발표 내용


3. Panasonic 및 삼성SDI의 공식 배터리 기술 보고서


4. 전기차 및 배터리 관련 연구 논문 및 업계 보고서


5. 배터리 업계 전문가 인터뷰 및 기사 자료