LG엔솔, 더 오래가는 '셀투팩' 배터리로 전기차 잡는다

모듈 제거하고 셀 직접 조립…공간 극대화
LG엔솔, 국내 최초 파우치형에 셀투팩 적용
2025년 양산 목표…파일럿 라인 구축도 끝내

[서울=뉴시스]LG에너지솔루션 셀투팩 기술. (사진=LG에너지솔루션) 2024.06.27 photo@newsis.com *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]이다솜 기자 = 최근 전기차 배터리 시장에서 첨단 팩 디자인인 '셀투팩'(CTP) 기술이 주목받고 있다. 더 가볍고, 성능은 뛰어나면서 부품 갯수는 줄여, 획기적으로 비용을 절감할 수 있다.

27일 업계에 따르면 LG에너지솔루션은 전 세계 배터리 업계 최초이자 유일하게 파우치형 배터리에 셀투팩 기술을 속속 도입하고 있다.

셀투팩은 배터리 제조 공정에서 중간 단계인 모듈을 제거하는 최첨단 기술이다. 대신 셀을 배터리 팩 내부에 직접 조립하는 것이 특징이다.

중국 일부 배터리 제조사에서 각형 배터리에 셀투팩 기술을 도입한 사례는 있지만 각형은 모듈을 제거해도 열 전이 우려가 크지 않은 반면, 파우치형은 화재 위험을 막기 위해 고도화된 열 전이 방지 기술이 있어야만 제작할 수 있다. 그만큼 더 까다로운 배터리 기술로 꼽힌다.

일반 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5~4.5V(볼트)다. 반면 고용량·고출력이 필요한 전기차, ESS(에너지저장장치) 등에 탑재하려면 여러 개 배터리 셀을 모듈화하고, 그 모듈들을 연결해 배터리 팩을 만들어야 한다.

이때 배터리 셀과 모듈 개수에 따라 배터리 팩의 출력, 에너지 용량 등이 좌우된다. 배터리 팩에 가능한 많은 셀과 모듈을 구성하는 기술이야말로 고성능 배터리를 만드는 핵심 기술이다.

셀투팩은 배터리 셀을 모듈화하지 않고, 바로 팩으로 만드는 기술이어서 모듈을 생략한 덕분에 이 공간까지 셀로 채울 수 있다. 그만큼 에너지 밀도와 용량을 대폭 늘릴 수 있다는 점에서 더 효율적이다.

현재 LG에너지솔루션이 개발한 파우치 셀투팩은 각형 셀투팩에 비해 무게당 에너지 밀도를 약 5% 수준으로 높게 설계할 수 있어 고객별 차량에 따라 전비를 높일 수 있는 솔루션 제공이 가능하다.

아울러 모듈 공정을 생략하면서 기존 공정 대비 활용하는 부품 수가 적은 덕분에 제조시간 단축과 비용 절감이라는 두 마리 토끼를 잡을 수 있다.

특히 LG에너지솔루션은 파우치 배터리 셀의 장점을 살리면서, 높은 공간 효율성으로 배터리 용량과 출력을 극대화할 수 있는 파우치형 셀투팩 배터리를 자체 개발했다.

각각 하나 또는 둘 이상의 파우치형 배터리 셀을 배열하고, 측면에 압축 패드를 부착한다. 이렇게 배열된 배터리 셀들을 버스바(Busbar)를 통해 전기적으로 연결하고, 이를 감싸는 셀 커버를 씌워 하나의 '셀 유닛'을 만든다.

이렇게 셀 유닛이 만들어지면, 팩 케이스에 써멀 레진(Thermal Resin)을 도포한 후 셀 유닛들을 배치해 냉각 효율을 높이는 과정을 거친다. 이 배터리는 여러가지 데이터를 측정하고 제어하는 BMS(배터리 관리 시스템)까지 장착해 완성된다.

LG에너지솔루션은 이 셀투팩 기술을 파우치형 배터리에 활용해 2025년부터 양산하는 것이 목표다. 아울러 공정 혁신을 통해 MTP(모듈 투 팩) 대비 공정 수를 상당 부분 축소할 계획이다.

LG에너지솔루션은 이를 위해 이미 충북 오창공장에 신공법 개발∙검증을 위한 파일럿 라인을 구축했다. 아울러 현재 완성차 업체와의 파우치형 셀투팩 공급 계약도 논의 중이다.

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