[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

[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. <관련기사> '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.